 |
Формирование помольных партий
|
|
|
|
Его проводят для поддержания стабильности технологического процесса переработки зерна в течение длительного времени и получения муки с заданными хлебопекарными свойствами. Стабилизация технологических свойств зерна достигается посредством гидротермической обработки, а также при смешивании разнородных по характеристике отдельных партий в одну так называемую помольную смесь.
Кроме того, формирование помольных партий позволяет экономно использовать зерно сильной пшеницы, расходуя его в определенной пропорции с нормальным по качеству зерном, а иногда и с зерном слабой пшеницы. Смешивание зерна перед помолом позволяет частично использовать и зерно пониженного качества, при самостоятельной переработке которого нельзя получить стандартную муку. Переработка высококачественного зерна без добавления партий пониженного качества приводит к нерациональному использованию сырья и получению муки со значительными колебаниями хлебопекарных свойств.
При смешивании партий зерна значения стекловидности, зольности, содержания клейковины подчиняются закону аддитивности, то есть могут быть определены посредством расчета средневзвешенных величин. Однако показатели, определяющие хлебопекарные свойства, могут быть неаддитивными. Так, например, объемный выход хлеба, как правило, превышает расчетную среднюю величину. В особенности характерно это при смешивании зерна сильной и слабой пшеницы; при некоторых соотношениях, индивидуальных для каждой пары компонентов, объемный выход хлеба превышает даже его величину для муки, полученной только из зерна сильной пшеницы.
Формируют партии либо на элеваторах, либо непосредственно в подготовительных отделениях мукомольных заводов.
|
|
|
Для выпуска продукции высокого и стабильного качества рекомендуется определять рецептуру помольных смесей на возможно большие сроки работы мукомольного завода, но не менее чем на 10 дней на крупных предприятиях. Рецептуру помольной смеси зерна составляют на основе имеющихся данных о количестве и качестве зерна, находящегося на предприятии и подлежащего переработке.
Важное значение имеет обеспечение в помольной смеси необходимого количества и качества клейковины, позволяющих выработать муку в соответствии с требованиями действующей нормативно-технической документации. Помольную партию составляют из разного числа компонентов. Чаще всего встречаются смеси из двух компонентов, реже из трех и четырех. Количество каждого компонента находят расчетным путем. При этом исходят из того, что компоненты равномерно смешиваются, образуя однородную смесь. Количество каждого компонента находят методом определения средневзвешенной величины.
При смешивании по стекловидности удовлетворительных результатов добиваются, если средневзвешенная стекловидность партии зерна будет не менее 50,0 %. При смешивании зерна по количеству сырой клейковины для сортовых помолов клейковина смеси должна быть не ниже 25,0 %.
Очистка зерна от примесей
Поступающие на перерабатывающие предприятия партии зерна обязательно содержат некоторое количество посторонних примесей, которые
должны быть удалены из него в подготовительном отделении.
В зерновой массе кроме основной культуры содержатся примеси органического и минерального происхождения. Все примеси разделяют на три группы: сорную, зерновую и металломагнитную.
1 Сорная примесь, в свою очередь, подразделяется на минеральную (земля, песок, галька, пыль); органическую (солома, полова, части стеблей и листьев, ости) и сорные семена дикорастущих растений (бодяк, василек синий, гречишка вьюнковая и развесистая, костер ржаной, куколь, марь белая, овсюг, осот полевой, подорожник ланцетный, ромашка непахучая,. синеглазка,, щавель малый, щетинник зеленый, гречиха татарская и т. п.).
|
|
|
К группе, входящей также в сорную примесь, относят вредную примесь, обладающую ядовитыми свойствами и горьким вкусом: головню, спорынью, вязель, горчак, куколь, угрицу и др.
2 Зерновая примесь – битые и изъеденные зерна, проросшие, сильно недоразвитые, щуплые, прогнившие, заплесневевшие, испорченные сушкой и самосогреванием, захваченные морозом и зерна неосновной культуры.
3 Металломагнитная примесь – гвозди, гайки, болты, шурупы, детали оборудования, частицы руды, игольчатые и пылевидные частицы различных металлов (попадающие при уборке и транспортировке).
Рассмотренные примеси отличаются от зерна основной культуры одним или совокупностью признаков: морфологией (состояние поверхности, окраска), геометрией, формой, физическими свойствами (плотностью, аэродинамическими свойствами и т. д.).
Существенные геометрические и физические отличия примесей зерна использованы в создании машин, задача которых – освободить зерновую массу от примесей до размола ее в муку.
Сепарирование – это процесс разделения исходной смеси на составляющие ее компоненты, более однородные по признаку разделения. В соответствии с этим любая машина, в которой осуществляется разделение смеси по одному признаку или более, называется сепаратором.
Сепарирование сыпучей смеси, возможно, если:
– в исходной смеси есть делимые компоненты, которые могут быть выделены в данном сепараторе;
– смесь, находящаяся в сепараторе, постоянно разрыхляется, чтобы внутри ее могли образоваться полости достаточного размера для прохождения отделимых частиц из внутренних слоев в периферийный слой, граничащий с поверхностью разделения, например ситом, триерной поверхностью и т. п.;
– получаемые в результате разделения фракции непрерывно удаляются из сепаратора; в противном случае образуются технологические завалы.
Физические признаки, по которым частицы смеси существенно отличаются, например геометрические размеры, скорость витания, можно с наибольшей эффективностью использовать при организации процесса сепарирования.
|
|
|
В практической технологии муки, крупы и комбикормов для организации процесса сепарирования в основном используют следующие физические признаки, по которым различаются сепарируемые материалы: длину, ширину, толщину, форму, плотность, упругость, трение о поверхность, магнитную восприимчивость, цвет.
В технологии муки, крупы и комбикормов преобладает ситовое сепарирование.
Ситовое сепарирование. Процесс ситового сепарирования состоит из двух взаимосвязанных стадий. Вначале проходовые частицы сепарируемой смеси извлекаются из внутренних слоев и концентрируются в нижнем слое сыпучего материала, затем осуществляется соответственно просеивание проходовых частиц через отверстия сита. Следовательно, просеивание будет эффективным, если выполняются в полной мере обе стадии. Эффективность просеивания также зависит от влажности сортируемого продукта, содержания в нем проходовых фракций и т. п. Рабочее отверстие сита может закупориваться сходовыми частицами или частицами, размер которых равен рабочему размеру отверстия сита, поэтому дальнейшее просеивание продукта делается невозможным. В связи с этим сепарирующие средства должны снабжаться эффективными механизмами для удаления застрявших частиц в отверстиях сита.
По условиям работы мукомольных, крупяных и комбикормовых предприятий процесс сепарирования должен осуществляться непрерывно.
Под действием периодически возникающих сил зерновая смесь на колеблющемся сите разрыхляется, пространство между частицами увеличивается, что приводит к самосортированию смеси. При этом частицы с большей плотностью перемещаются вниз слоя, а частицы с меньшей плотностью – вверх. Возникает так называемое явление стратификации (слоистое строение зерновой насыпи, обусловленное различием физических свойств слоев по плотности, температуре, влажности и т. п.). В результате взаимного перемещения частиц сыпучая смесь сортируется не только, но плотности, но и по крупности. Более мелкие и тяжелые частицы проваливаются между крупными и концентрируются в нижнем слое.
|
|
|
Зерновая масса и промежуточные продукты технологии переработки зерна состоят преимущественно из частиц, отличающихся геометрическими размерами, формой. Поэтому, ситовое сепарирование наиболее эффективное средство выделения примесей и разделения исходной смеси на более однородные фракции. Сита как основной рабочий орган используются в зерноочистительных сепараторах, буратах, рассевах, крупосортировочных и ситовеечных машинах и т. п. Понятие «сито» можно определить как плоскую рабочую поверхность, имеющую множество одинаковых отверстий определенных форм и размеров. Скользя по поверхности сита, исходный продукт делится на фракции: проход, состоящий из частиц меньше отверстия сита, и сход, состоящий из частиц размером больше отверстий сита.
Наибольшее распространение для комплектации сепараторов имеют металлические сита – штампованные. В технологии муки, крупы и комбикормов используют сита с круглой, продолговатой и треугольной формой отверстий в полотнах решетных, а также с квадратной формой отверстий в тканых ситах. При ситовом сепарировании в операциях подготовки зерна к помолу эффективнее применять сита с круглыми, продолговатыми и треугольными отверстия: а при сортировании частиц измельченного зерна, имеющих или неправильную фор или форму, близкую к кубикам, эффективнее использовать тканые сита с квадратной формой отверстия.
Номер сита – это условная величина, определяющая рабочий размер отверстия сита. Как правило, записывается арабскими цифрами и входит составной частью в условное обозначение сита в соответствии со стандартом.
Полотна решетные штампованные металлические изготавливают трех типов: тип 1 – с круглыми отверстиями; тип 2 – с продолговатыми отверстиями прямоугольной формы; тип 3 – с отверстиями в виде равносторонних треугольников.
Полотна решетные 1 - го типа. Круглые отверстия пробивают в металлических листах в шахматном порядке, каждое из них находится в центре правильного шестиугольника, вершины которого составляют центры смежных отверстий (рисунок 2).
L – длина полотна; В – ширина полотна; d – рабочий размер отверстия;
t – шаг отверстий средний; m – кромка поля по длине полотна;
mо – кромка поля по ширине полотна
Рисунок 2 – Характеристика полотен решетных 1-го типа
Полотна решетные второго типа. Полотна решетные второго типа имеют отверстия прямоугольной формы, расположенные рядами.
Решетные полотна второго типа с прямоугольными отверстиями (рисунок 3) изготавливают в двух исполнениях: а – с отверстиями, расположенными на одной оси с прямыми рядами отверстий; б – с симметрично смещенными отверстиями.
|
|
|
L – длина полотна; В – ширина полотна; m – кромка поля по длине полотна; mо – кромка поля по ширине полотна; а – размер рабочего отверстия по ширине; I – длина отверстия; t1 – средний шаг отверстий в ряду; t2 – средний шаг между рядами отверстий.
Рисунок 3 – Характеристика полотен решетных 2-го типа
Сита располагают в машине так, чтобы продольная ось отверстий совпадала с направлением движения продукта.
Полотна решетные третьего типа. Полотна решетные третьего типа имеют отверстия в виде равносторонних треугольников (рисунок 4).
Рабочим размером отверстия является сторона равностороннего треугольника А, которая определяет номер полотна.
L – длина полотна; В – ширина полотна; m – кромка поля по длине полотна; mо – кромка поля по ширине полотна; А – размер стороны равностороннего треугольника (номинальный рабочий размер отверстия);t1 – шаг (средний); t2 – шаг (средний).
Рисунок 4 – Характеристика полотен решетных 3-го типа
Сита для сепараторов подбирают на основании результата просеивания образца очищаемого зерна в лабораторных условиях при пропуске через сепаратор пробной партии зерна. Рекомендованные размеры отверстий сит приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Размер отверстий (мм) сит
| Культура | Сито | ||
| Сортировочное | Разгрузочное | Подсевное | |
| Пшеница | Ø8-7-6,5 | Ø5-6 | 1,7х20 |
| Рожь | Ø8-6,5-6 | Ø5-6 | 1,5х20 |
| Ячмень | Ø10-9-8 | Ø6-7 | 2,0х20 |
| Овес | Ø11-10-9 | Ø6-7 | 1,8х20 |
| Кукуруза | Ø12-10-8 | Ø7-8 | Ø3,0 |
| Просо | Ø6,5-5,4 | Ø4-5 | 1,4х20 |
| Гречиха | Ø8-7-6 | Ø5-4 | Ø3,0 |
| Горох | Ø10-12 | Ø6-7 | Ø4,5 |
Ситовые сепараторы. Простой сепаратор – условное понятие, не связанное с конкретным устройством оборудования. В простом сепараторе смесь разделяется только по одному признаку на две фракции. Например, сито, при использовании которого получаются сход и проход. При объединении только сит получают ситовой сепаратор, а при объединении сит с пневмосепарирующими каналами – ситовоздушный сепаратор.
Воздушно-ситовые и ситовые сепараторы имеют, как правило, горизонтально с небольшим уклоном расположенные сита.
В соответствии с рисунком 5 в воздушно-ситовом сепараторе сепарируемое зерно делится на два схода и один проход с помощью сит, и выделяется легкая примесь с помощью пневмосепарирующего канала.
По технологической схеме при традиционном подборе сит первым сходом верхнего сортировочного сита выводятся крупные примеси, вторым сходом нижнего подсевного сита – основное зерно, а проходом подсевного сита – основная масса мелких примесей. Зерно попадает в пневмосортирующий канал, где потоком воздуха выделяются легкие примеси, которые осаждаются в горизонтальном циклоне. Таким образом, можно выделить крупную, мелкую, легкую примесь и основное зерно.
Сепарирование по длине. Для выделения из зерновой смеси коротких и длинных примесей применяют машины с ячеистой вращающейся рабочей поверхностью – триеры.
Для очистки зерна от коротких и длинных примесей используют цилиндрические или дисковые рабочие органы. На современных мукомольных заводах применяют в основном дисковые. Основными рабочими органами дисковых триеров служат кольцевидные диски с ячейками на боковых поверхностях. Диски закреплены на горизонтальном валу и вращаются в вертикальной плоскости. Нижняя часть дисков погружена в зерновую смесь (рисунок 6).
Форму и размеры ячеек, частоту вращения дисков подбирают так, что короткие компоненты обрабатываемой смеси захватываются ячейками, поднимаются вверх и при определенном угле поворота вываливаются из ячеек и через специальные лотки выводятся из машины. Длинные компоненты смеси практически не захватываются ячейками или занимают в них неустойчивое положение, при малом угле поворота дисков эти частицы выливаются из ячеек и снова направляются в исходную зерновую смесь.
Диски имеют гонки, перемещающие зерновую смесь в осевом направлении к разгрузочному устройству. В куколеотборочных машинах поднимаются и отбираются куколь и дробленое зерно, а в овсюгоотборочных роль коротких компонентов выполняет основная культура – зерно.
Размер ячей триера зависит от размеров зерна, например, для выделения коротких примесей из пшеницы ячеи имеют размер 4…5 мм, а длинных 8...10 мм.
Наряду с цилиндрическими триерами широко применяют дисковые, рабочими органами которых являются ячеистые диски, расположенные на горизонтальном валу.
1 – сортировочное сито; 2 – подсевное сито; 3 – аспирационный канал;
4 – пневмосепарирующий канал; 5 – горизонтальный циклон;
П – проход; 1СХ – первый сход; 2СХ – второй сход; 0 – относы
Рисунок 5 – Технологическая схема сепаратора
1 – ячеистый цилиндр; 2 – лоток; 3 – шнек для вывода короткой фракции;
I – длинная фракция; II – короткая фракция
Рисунок 6 – Принципиальная схема цилиндрического триера
Сепарирование по аэродинамическим свойствам. Его используют для выделения легких и пылевидных примесей, как из зерновой массы, так и из продуктов его переработки. В основу разделения смеси по данному методу положено различие аэродинамических свойств компонентов, составляющих сепарируемую смесь.
На рисунке 7 представлена схема действия воздушного потока на частицы.
Рисунок 7 – Схема действия воздушного потока на частицы
В вертикальном воздушном потоке силы Р и G всегда направлены в противоположные стороны, поэтому возможны три состояния частицы в воздушном потоке: Р > G – частица транспортируется воздушным потоком вверх; Р = G – частица находится в состоянии витания; Р < G – частица падает вниз. Скорость воздушного потока, при которой частица находится в состоянии витания, называется скоростью витания, или критической скоростью. Скорость витания служит приближенной комплексной характеристикой аэродинамических свойств зерна различных культур, продуктов их переработки и примесей.
Поскольку в воздушном потоке пневмосепарирующего канала находится не одна частица, а зерновая смесь, состоящая из частиц, имеющих различные скорости витания, то, подобрав соответствующую скорость воздушного потока, можно их разделить на две фракции – легкую (уносимую воздушным потоком) и тяжелую (выпадающую вниз).
Используя этот метод, выделяют из зерновой массы легкие примеси, состоящие из цветковых пленок, оболочек, щуплых и недоразвитых зерен, части колосьев, органической и минеральной пыли. Сепарирование по аэродинамическим свойствам смеси широко используют также в комплексе с другими методами.
Сепарирование по плотности и состоянию поверхности. В зерне, передаваемом из подготовительного отделения в размольное, минеральных примесей не должно быть, поскольку даже незначительное их количество в готовой продукции вызывает ощущение хруста при разжевывании и вредно для здоровья.
Состав минеральных примесей разнообразен: мелкая галька, кусочки угля, руды, земли, крупный песок и т. п.
Основным свойством, по которому возможно выделить минеральные примеси из зерна, является плотность. Различие этих компонентов по коэффициенту трения также способствует их разделению.
I – зерно исходное; II – зерно очищенное; III – примеси минеральные;
IV – воздух с легкими примесями
Рисунок 8 – Схема разделения зерна и минеральных примесей в вибропневматической камнеотделительной машине
Процесс выделения минеральных примесей из зерна осуществляется в камнеотделительной машине на рабочем органе – наклонной сортирующей поверхности (деке) в условиях восходящего воздушного потока (без просеивания). Его можно условно рассмотреть (рисунок 8) как три одновременно протекающих процесса. При совместном воздействии вибраций сортирующей поверхности и восходящего потока воздуха происходит разрыхление слоя зерна, при котором снижается коэффициент внутреннего трения и зерновая смесь переходит в состояние псевдоожижения. В таком слое создаются условия для эффективного самосортирования разнородных компонентов: тяжелые частицы опускаются вниз, достигая сортирующей поверхности, а частицы с меньшей плотностью стремятся вверх. В расслоенной смеси происходит процесс вибрационного перемещения разнородных компонентов в противоположных направлениях.
Сепарирование по магнитным свойствам. В зерновой массе, поступающей в переработку, нередко содержится трудноудаляемая металломагнитная примесь. Она может попадать в зерновые продукты и при неудовлетворительной эксплуатации оборудования на самом предприятии. Ее выделяют в магнитных сепараторах.
Для сепарирования смеси используют различие магнитных свойств компонентов смеси, заключающееся в том, что металломагнитные примеси, попадая в магнитное поле, притягиваются к полюсам магнитов в результате электростатических сил. Причем эти силы намного превышают силы взаимосвязи частиц свободной сыпучей среды, какой является зерновая масса.
Поверхность магнитных блоков очищают ежесменно, а выделенные металломагнитные примеси взвешивают и сдают в лабораторию, где ведут ее учет.
Сепарирование по цвету. Сортирование по цвету для извлечения из сыпучих материалов примесей осуществляется в фотоэлектронном сепараторе. Это зерновки, испорченные самосогреванием, сушкой, микроорганизмами: фузариозные, розовоокрашенные, пожелтевшие, обесцвеченные и др. Они не отличаются oт основного зерна иными признаками, кроме цвета, но представляют иногда опасность для организма человека.
Фотоэлектронный сепаратор действует по принципу обнаружения зерновок, отличающихся цветом от основной массы продукта, с помощью фотоэлемента и выведения их из потока жестко направленной воздушной струей.
Эффективность очистки зерна от примесей выражают показателем относительного извлечения примесей, которые могут быть выделены на данном сепараторе. Рабочая формула для оценки эффективности имеет вид
(1)
где Е – эффективность сепарирования, %;
А – содержание отделимых примесей в зерне до сепарирования, %;
В – содержание отделимых примесей в зерне после сепарирования, %;
А > В, если сепарирование произошло.
|
|
|
