О.П. Верещинський, канд. техн. наук, генеральний директор ТОВ «ОЛИС» (г, Одеса)
Один з методів вдосконалення сортового помелу пшениці – лущення зерна при його підготовці до помелу. Ефективність даного методу у значній мірі визначається техніко-технологічною ефективністю обладнання для лущення
За результатами досліджень і розробок, виконаних під керівництвом автора статті, створена конструкція лущильно-шліфувальної машини «Каскад» (патент 97616, Україна). Модельний ряд даної машини продуктивністю від 0,3 до 3 т/год випускає підприємство ТОВ «ОЛИС». Впровадження у виробництво і перевірка ефективності роботи машин «Каскад» були проведені в Україні та Росії на більш ніж 20 млинзаводах продуктивністю 15-200 т/доб.
Характерний приклад такого застосування – робота, що виконана на млинзаводі ТОВ «Шевченківський завод продтоварів» (Київська обл.).
Для лущення кондиційованого зерна використовували дві лущильно-шліфувальні машини Каскад-3.1», що працювали паралельно, кожна з яких оснащена аспіраційною колонкою. Після лущення зерно подавалося на вальцьовий верстат I др. с. Випробування проводили при різній загальній продуктивності машин та при різних індексах лущення k для кожного значення продуктивності, що задавалася. Аналіз лабораторних досліджень відібраних зразків зерна за показниками зольність, вологість, кількість битих зерен і фракційний склад відокремлених оболонок показав практично повну схожість результатів, отриманих при різній продуктивності та однакових значеннях k. Таким чином було підтверджено, що якість продуктів лущення при обробці у машинах «Каскад» не залежить від їх поточної продуктивності, що задається ступенем заповнення робочої зони, а визначається значенням індексу лущення k.
Таблиця 1. Показники якості кондиційованого зерна
| Показник | Початкове зерно | Кондиційоване зерно | Лущене зерно | ||
|---|---|---|---|---|---|
| k = 3,5% | k = 5,3% | k = 8,0% | |||
| Натура, г/л | 799,5 | -- | -- | -- | -- |
| Вологість, % | 11,98 | 15,8 | 15,40 | 15,28 | 15,17 |
| Склоподібність, % | 35 | -- | -- | -- | -- |
| Зольність, % | 1,52 | 1,50 | 1,40 | 1,32 | 1,27 |
| Вміст, %: | |||||
| сміттєвої домішки | 0,20 | 0,10 | 0 | 0 | 0 |
| зернової домішки | 2,85 | 3,89 | 4,17 | 4,48 | 4,67 |
| битих зерен | 2,39 | 2,83 | 3,19 | 3,38 | 3,62 |
| дрібного зерна (прохід 2,2х20) | 5,75 | 5,47 | 6,10 | 6,64 | 7,40 |
Аналіз даних табл. 1 показує, що, незважаючи на низьку зольність початкового зерна, зниження її в результаті лущення при індексі 3,5; 5,3 і 8% становить відповідно 0,1; 0,18 і 0,23%. Приріст вмісту битих зерен внаслідок лущення незначний і становить 0,36-0,79%. З урахуванням невисокого вмісту у вихідному зерні сміттєвої домішки, її наявність після лущення не виявляється. Деяке збільшення вмісту зернової домішки обумовлено зростанням вмісту битих зерен. За рахунок зменшення розмірів зерен внаслідок лущення незначно збільшується вміст дрібного зерна.
Таблиця 2. Показатели качества оболочечных продуктов
| Показник | k = 3,5% | k = 5,3% | k = 8,0% |
|---|---|---|---|
| Вологість, % | 14,19 | 14,53 | 14,77 |
| Зольність, % | 4,20 | 4,70 | 4,00 |
При підвищенні значень індексу лущення вологість лущеного зерна знижується, а відокремлених оболонок підвищується (табл. 2). Розподіл вологи між розділеними лущенням анатомічними складовими зерна вказує на те, що у результаті кондиціювання більш висока вологість була забезпечена його периферичним частинам. При цьому вологість відокремлених оболонок нижче вологості лущеного зерна, що пояснюється підсушуванням відокремлених оболонок у процесі лущення.
При індексі лущення 3,5% температура оброблюваного зерна зростає на 5–7 °С, а при 8% – на 13–15 °С, тобто при впливі аспіраційних потоків повітря у робочій камері машини і в аспіраційній колонці відбувається інтенсивне підсушування оболонок, що відокремлюються у вигляді дрібних частинок. Аналіз зольності відокремлених оболонок (табл. 2) показує; що при індексі лущення 3,5% вони представлені переважно плодовими. При індексі лущення 5,3% до складу відокремлених оболонок частково потрапляє алейроновий шар, обумовлюючи істотне підвищення зольності відокремленого продукту. Зниження зольності відокремленого продукту до 4% при індексі лущення 8% пояснюється присутністю в його складі деякої кількості ендосперму. Слід зазначити, що при усіх поставлених значеннях індексу лущення спостерігається рівномірна обробка окремих зерен.
Таблиця 3. Потужність лущильно-шліфувальних машин «Каскад-3.1»
| Продуктивність, т/год | Споживана потужність, 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 |
Аналіз даних табл. 3 показує, що при кожному фіксованому значенні індексу лущення кількість енергії, що споживається машиною «Каскад» на обробку одиниці маси зерна, пропорційна коефіцієнту використання встановленої потужності. Так, при індексі лущення 3,5% і продуктивності 3 і 2 т/год кількість споживаної енергії склало відповідно 8,7 і 12 кВт·год/т, при індексі лущення 8% і тій же продуктивності – відповідно 13 і 13,7 кВт·год /т.
Дана залежність обумовлена значною споживаною потужністю холостого ходу машин «Каскад», яка, внаслідок виключення втрат на механічну передачу за рахунок використання прямого приводу машин, наближається до потужності холостого ходу їх електродвигунів і для випробовуваних машин у цілому становить 21,8 кВт.
Таблиця 4. ПКорисна потужність лущильно-шліфувальних машин «Каскад-3.1»
| Продуктивність, т/год | Споживана корисна потужність, 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 |
Дані табл. 4 підтверджують отримані раніше висновки, що витрати енергії на реалізацію процесів лущення при фіксованих значеннях індексу лущення пропорційні ступеню заповнення робочої зони лущильно-шліфувальної машини. Так, при індексі лущення 3,5%, продуктивність 3 і 2 т/год кількість споживаної корисної енергії склала відповідно 1,43 і 1,1 кВт·год/т, а при індексі лущення 8% – відповідно 5,8 і 2, 8 кВт·год/т.
Для порівняння енергоємності лущення на різних режимах доцільно використовувати значення споживаної потужності або її корисною складовою (корисної енергії), віднесеної до одиниці маси оброблюваного зерна і до індексу лущення k, тобто питомі значення енергії. З урахуванням даних табл. 3 і 4, мінімальне значення питомої споживаної енергії, визначеної описаним вище шляхом, спостерігається при k = 8% і продуктивності 3 т/год і становить 1,64 кВт·год/(т·%), а максимальне значення – при k = 3 , 5% і продуктивності 2 т/год – 3,43 кВт·год/(т·%).
Значення питомої корисної енергії при індексі лущення 8% і продуктивності 3 т/год становить 0,73 кВт·год /(т·%), а при індексі лущення 3,5% і продуктивності 2 т/год – 0,32 кВт·год /(т·%).
І.Р. Дударєв * при випробуваннях гвинто-пресової машини У1-БШР, призначеної для лущення попередньо зволоженого зерна пшениці з метою підготовки до помелу, при продуктивності машини 7,2-6,7 т / ч, споживаної потужності приводу 16-24 кВт й індексі лущення 1 -2% отримав питому витрату корисної енергії, що дорівнює 1,72-3,05 кВт·год/т. Отже, питоме значення споживаної енергії склало 1,79-2,22 кВт·год/(т·%), а корисної енергії – 1,52–1,72 кВт·год/(т·%).
Оскільки машини У1-БШР призначені для відділення тільки плодових оболонок зерна, тобто працюють з індексом лущення до 3%, то можна зробити висновок про більш високу технологічну ефективність машин типу «Каскад», що реалізують процеси лущення з великими значеннями індексу лущення і при менших значеннях енергоємності. Слід звернути увагу, що потужність холостого ходу машини У1-БШР при випробуваннях становила всього 3,6 кВт, що вкрай недостатньо для електродвигунів, що випускаються у даний час.
Згідно з результатами досліджень А.І. Кондратьєва, Б.М. Максимчука, А.М. Братухіна і А.Ф. Тімукаса, при підготовці до помелу зерна пшениці у лущильно-шліфувальній машині А1-ЗШН з встановленою потужністю електродвигуна 22 кВт при індексі лущення 2,5-3,5% забезпечувалася продуктивність 3-4 т/год. З урахуванням максимального значення коефіцієнта використання встановленої потужності 0,89, прийнятого при випробуваннях машин «Каскад-3.1», витрати енергії на лущення у машинах А1-ЗШН становлять близько 1,86 кВт·год / (т·%), що приблизно на 14% менше, ніж у машинах «Каскад».
Спроби використання деякими мірошниками практиками машин А1-ЗШН для лущення кондиційованого зерна пшениці показали їх низьку технологічну ефективність і непридатність для обробки з індексами лущення більше 3%. У паспортних даних зазначених машин встановлено збільшення кількості битих зерен до 2%, що для більшості режимів обробки, необхідних при підготовці пшениці до помелу, не відповідає дійсності. Зі збільшенням індексу лущення понад 3% кількість битих зерен різко зростає, приймаючи неприпустимі значення. Крім того, з ростом індексу лущення істотно проявляється невирівняність обробки окремих зерен: деякі зерна практично повністю зберігають оболонки, а інші втрачають не тільки оболонки, але і частини ендосперму. Очевидно, що подальша переробка лущеного таким чином зерна безперспективна.
Згідно з результатами проведених випробувань, техніко-технологічна ефективність лущильно-шліфувальних машин типу «Каскад» істотно вище відомих аналогів. Досвід роботи даних машин на низці млинзаводів підтверджує їх рівень ефективності, достатній для успішного використання у технологіях сортового помелу пшениці.
Опубліковано у виданні «Хлібопродукти» 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.
