Очистка зерна от примесей

Способы выделения примесей. Зерновая масса неоднородна: кроме полноценных (нормальных) зерен основной культуры, в ней всегда содержатся разнообразные примеси, попавшие при убор­ке, обмолоте, транспортировании и хранении. Примеси в зерновой массе снижают продовольственную ценность зерна, его стойкость при хранении. Примеси непригодны для получения продовольственных продуктов, но частич­но могут быть использованы при выработке комбикормов. Наличие примесей, особенно трудноотделимых, приводит к необходимости сложной и многоступенчатой очистки зерна.

В пшенице и ржи к основному зерну (полноценному) относят созревшие и выполненные зерна, имеющие нор­мальный внешний вид, а также зерна с механическими повреждениями, если осталось больше половины зернов­ки. При неблагоприятных условиях созревания и уборки урожая некоторые зерна будут неполноценными по мор­фологическому и анатомическому строению, а также по химическому составу. Это проросшие зерна, поврежден­ные морозом в период созревания, изъеденные вредителя­ми хлебных запасов и т. д.

К зерновой примеси относят нормальные и частично поврежденные зерна основной культуры и других куль­турных растений, которые по своей ценности близки к основному зерну. Зерновая примесь, имея некоторую пи­щевую и кормовую ценность, в меньшей степени отража­ется на качестве основного зерна, чем сорная.

К сорной примеси относят примеси, которые по своим свойствам и составу не могут быть использованы вместе с зерном основной культуры. Сорная примесь отрицатель­но влияет на качество и выход готовой продукции, по­этому ее необходимо полностью (или почти полностью) удалить из помольной партии перед переработкой. Содер­жание сорной примеси нормируется более строго, чем зерновой.

Кроме зерновой и сорной примесей, в зерновой массе могут быть металломагнитные примеси, для улавливания которых устанавливают магнитные сепараторы.

Для эффективной очистки зерна от примесей необхо­димо знать различия физико-механических свойств раз­деляемых компонентов зерновой смеси. Это позволит выбрать один из указанных ниже способов, разделяющих компоненты зерновой смеси:

Примеси	Способ удаления
Крупные и мелкие (по ширине и толщине)	Ситовое сепарирование
Легкие	Аэродинамическое воздействие
Укороченные и удлиненные	Ячеистое сепарирование
Трудноотделимые	Фракционное сепарирование
Металломагнитные	Магнитное сепарирование

Однако в каждом конкретном случае выбора признака делимости смеси недостаточно знать различия средних значений и пределов свойств зерна основной культуры и примесей.

Для выбора способа и схемы сепарирования необхо­димо изучить вариационные кривые основных физико-механических свойств зерна и примесей.

Анализ вариационных кривых пшеницы и курая по размерам и аэродинамическим свойствам показывает, что на ситах и в триерах выделить курай нельзя, так как области изменения длины и толщины перекрываются в основном диапазоне. Различие в скоростях витания зерна и курая позволяет разделить их. Здесь, однако, даже небольшое отклонение скорости воздуха от оптимального значения (6,5 м/с) приведет к значительному уносу зерна в отходы. В этомслучае целесообразно вначале разделить смесь на ситах по размерам на фракции, а затем раздельно очищатькаждую фракцию в воздушном сепараторе.

 

V М/С

 

 

Рис. Вариационные кривые пшеницы (1) и курая (2): а - по длине; б - по толщине; в - по скорости витания

Ситовое сепарирование. Ситовое сепарирование — это один из основных рабо­чих процессов очистки зерна и сортирования продуктов его измельчения. В соответствии с размерами зерна и примесей сита, используемые для сепариро­вания, различаются по размерам и форме отверстий, ма­териалу. В сепараторах применяют: штампованные (про­бивные) сита с круглой, продолговатой и треугольной формами отверстий; тканые с квадратной формой от­верстий.

Для сортирования зерновой смеси по толщине зерен устанавливают сита с продолговатыми отверстиями, а по ширине — сита с круглыми отвер­стиями. В сепараторах с возвратно-посту­пательным движением используют сита с продолговаты­ми отверстиями, ориентированными по направлению ко­лебаний, а в сепараторах с круговым поступательным движением — сита с отверстиями, ориен­тированными во взаимно перпендикулярных направле­ниях. Такая ориентация повышает эффективность очистки зерна.

Сито характеризуется рабочим размером и коэффи­циентом живого сечения. Под рабочим размером, напри­мер, прямоугольного отверстия сита, понимают минималь­ный в свету промежуток между противоположными сторонами от­верстия. Для круглого отверстия рабочим размером служит диа­метр, а для треугольного - сторо­на правильного треугольника. Ко­эффициент живого сечения есть отношение площади отверстий в свету ко всей рабочей площади сита.

По конструкции ситовые рабочие органы могут быть плоскими (горизонтальные и наклонные), цилиндрически­ми (горизонтальные и вертикальные), призматическими. Просеивание происходит при различных видах колеба­тельного движения сит: возвратно-поступательном, кру­говом поступательном, вращательном или при различных их сочетаниях.

Кинематические параметры колебаний сит характери­зуются частотой и амплитудой (или радиусом) для воз­вратно-поступательного и кругового поступательного дви­жения, а для вращательного — окружной скоростью. Каждому типу ситовых устройств соответствуют опти­мальные кинематические параметры.

Процесс сортирования состоит из двух одновременно протекающих стадий: самосортирование (расслоение) и просеивание. При самосортировании тяжелые и мелкие частицы осаждаются в нижние слои, а крупные и лег­кие -- концентрируются в верхних. Чем быстрее мелкие проходовые частицы опустятся вниз и войдут в контакт с ситом, тем эффективнее осуществляется процесс про­сеивания, т. е. прохождение через отверстия сита.

Сравнительная значимость процессов самосортирова­ния и просеивания определяется в основном соотноше­нием сходовой и проходовой фракций. При наличии отно­сительно малого количества проходовой фракции (напри­мер, песок, мелкие примеси) эффективность ее выделения существенно зависит от самосортирования. Если вся сор­тируемая смесь состоит из проходовой фракции, эффек­тивность определяется только условиями просеивания.

Аэродинамическое сепарирование. Выделение из зерновой смеси примесей, отличающих­ся от основной культуры аэродинамическими свойствами, проводят при сепарировании, как правило, в вертикаль­ном воздушном потоке. К таким примесям относят: щуп­лые, недоразвитые зерна, пленки, оболочки, полову, со­лому, куски стебля, объединяемые общим названием легкие примеси (относы). Принцип воздушной сепарации зерна основан на различии аэродинамических свойств компонентов зерновой смеси. Основным показателем аэродинамических свойств частиц смеси, определяющим ее делимость в воздушном потоке, служит скорость ви­тания. Если в вертикальный воздушный поток поместить не­сколько частиц зерновой смеси, то каждая из них будет находиться под действием силы тяжести О, приложенной к центру тяжести, и силы сопротивления. При турбулентном движении воздушного потока, на­пример в вертикальном пневмосепарирующем канале, сила сопротивления в основном зависит от динамического воздействия потока на частицу и определяется формулой Ньютона.

Вибропневматическое сепарирование. Разделение компонентов сыпучих смесей в условиях аэрации восходящим потоком воздуха в сочетании с ко­лебаниями сортирующей поверхности называют вибропневматическим сепарированием. Разделять компоненты можно без просеивания и с просеиванием. Процесс первого типа реализован в камнеотделительных машинах, второго — в концентраторах.

Камнеотделительные машины предназначены для вы­деления из зерна минеральных примесей: мелких камней, кусочков земли, руды, стекла и т. п. В сепараторах их не удается отделить, поскольку они по размерам сходны с зерном, а по аэродинамическим свойствам (скорость ви­тания выше, чем у зерна) эти примеси не могут быть вы­делены в пневмосепарирующих каналах. По Правилам в зерне, передаваемом из подготовительного отделения в размольное, минеральных примесей не должно быть, по­скольку даже их незначительное присутствие в готовой продукции вызывает ощущение хруста при разжевыва­нии. Наиболее эффективна операция очистки в вибро­пневматических камнеотделительных машинах.

Вибропневматический способ разделения зерновой смеси заключается в сочетании процессов разрыхления зернового слоя до состояния псевдоожижения, самосор­тирования частиц зерновой смеси по плотности и послой­ного транспортирования компонентов с разными скоро­стями или по различным направлениям.

Процесс выделения из зерна минеральных примесей на рабочем органе — наклонной сортирующей поверхно­сти (деке) в условиях восходящего воздушного потока (без просеивания) можно рассматривать следующим образом. При совместном воздействии вибраций сортиру­ющей поверхности и потока воздуха происходит разрых­ление слоя зерна, при этом снижается коэффициент внутреннего трения и зерновая смесь переходит в состоя­ние псевдоожижения. В таком слое создаются условия для эффективного самосортирования разнородных компо­нентов: тяжелые частицы опускаются в нижние слои, достигая сортирующей поверхности, а частицы с меньшей плотностью стремятся в верхние слои. В расслоенной смеси происходит процесс вибрационного перемещения разнородных компонентов в противоположных направ­лениях.

Транспортирование вверх создается в результате оп­ределенного сочетания кинематических параметров, угла наклона, коэффициента трения сортирующей поверхности и нагрузки. При отсутствии воздушного потока все ком­поненты смеси движутся вверх по сортирующей поверх­ности. При наличии аэрирующего воздействия воздуха псевдоожиженный слой зерна, практически не подверженный транспортирующему воздействию деки, «течет», как жидкость, под уклон и разгружается в нижней части деки.

Тяжелые минеральные частицы, находящиеся в ниж­нем слое и имеющие наибольшее сцепление с шерохова­той сортирующей поверхностью, транспортируются вверх против наклона деки и выводятся через верхнюю сужен­ную ее часть.

На эффективность и производительность камнеотделительных машин вибропневматического принципа действия оказывают существенное влияние частота, амплитуда и направление колебаний, скорость воздушного потока, угол наклона деки и коэффициент трения ее поверхности, различие в плотности зерна и минеральных примесей, нагрузка и влажность зерна.

Контрольные вопросы

1. Как действует сила воздушного потока на зерновку?

2. Что называется аэродинамическими свойствами пшеницы?

3. Какой отличительный признак частиц обусловливает возможность разделения зерновой смеси воздушным потоком?

4. Что такое скорость витания?

5. Как определяется технологическая эффективность работы воздушного сепаратора?

6. Перечислите регулируемые параметры воздушного сепаратора РЗ-БАБ и объясните порядок их установки.

7. Какова роль вибролотка и подвижной стенки пневмосепарирующего канала?

8. Объясните технологический процесс в сепараторе РЗ-БСД.

9. Какие требования предъявляют к эффективности очистки в воздушном сепараторе?

Литература

1. Бутковский В.А., Мерко А.И., Мельников Е.М. Технологии зерноперерабатывающих производств. – М: Интеграф сервис, 1999.-472 с.

2. Демский А.Б. и др. Справочник. Оборудование для производства муки и крупы. – Санкт-Петербург. Профессия, 2000.–604с.

3. Хромеенков В. М. Оборудование хлебопекарного производства. – М.: ИРПО, 2000. – 312с.

4. Драгилев А.И. Технологическое оборудование предприятий конди­терскогопроизводства М: Колос: 1997. – 432 с.

5. Оборудование для производства муки и крупы. Справочник А. Б. Дем­ский, М. А. Борискин, Е. В. Тамаров и др. - М.: Агропромиздат, 1990, – 421с.

6. Бутковский В.А. Технология мукомольного, крупяного и комбикормового производства. - М: Агропромиздат, 1989.-464 с.

7. Демский А.Б. Справочник по оборудованию зерноперерабатывающих предприятий. - М: Колос: 1980.-383с.