Повышение эффективности использования зерновых ресурсов страны является актуальной задачей.
Большое значение придают творческому обобщению и внедрению передового отечественного и зарубежного опыта, ускоряющему использование рациональных технологических приемов и создание высокоэффективных технических средств.
Дальнейшее развитие и совершенствование производства муки, внедрение средств автоматизации неразрывно связаны с проблемой общей интенсификации технологического процесса, сокращением его протяженности на основе последних достижений науки и техники.
В обзоре приведены сведения о новых конструкциях зарубежных и отечественных машин для подготовки и размола зерна, показаны пути и средства интенсификации мукомольного производства в разных странах. Особое внимание уделено достижениям науки и практики по. вопросу интенсификации технологического процесса помола зерна в СССР и за рубежом, некоторым предложениям на перспективу, возникшим па базе научных исследований и намеченных к производственной проверке.
Пути интенсификации технологического процесса на мукомольных заводах
Интенсификацию в мукомольном производстве следует понимать как комплекс организационных п технических мероприятий, обеспечивающих более высокий эффект использования зерна.
Степень совершенства любого технологического процесса характеризуется небольшой протяженностью, низкими энергозатратами и высокой экономической эффективностью.
Применительно к процессу производства муки из зерна пшеницы и ржи это означает, что все технологические операции подготовки и размола зерна должны выполняться с высокой эффективностью, с применением небольшого количества технологического и транспортного оборудования, в течение короткого времени, с низкими удельными энергозатратами, с соблюдением всех требований защиты окружающей среды.
Одним из направлений интенсификации процесса подготовки зерна к помолу является использование небольшого количества, но высокоэффективных машин, выполняющих отдельные технологические операции (выделение примесей по определенному признаку, сепарирование, очистку поверхности, увлажнение). Установлено, что использование машин, в которых одновременно выполняется несколько разнородных операций, например, выделение ряда примесей, отличающихся друг от друга по физико-механическим свойствам, не позволяет достигнуть высокого технологического эффекта и большой производительности.
В значительной мере уменьшению количества оборудования и технологических операций при подготовке зерна к помолу способствует выделение на элеваторе или хлебоприемном пункте мелких фракций зерновой массы, характеризуемых размерами сит 2,0x20 или 2,2X20 мм.
Этот технологический прием позволяет не только удалить свыше 60% наиболее характерных примесей, но и повысить выравненность зерновой массы, что оказывает благоприятное влияние на процесс увлажнения и кондиционирования, а также эффективность сортового помола в целом. В существующих схемах подготовки зерна к помолу имеется оборудование, дублирующее другие ранее установленные в схеме машины.
Схема подготовки зерна к помолу на базе использования новых машин, созданных во ВНИИЗе и МТИППе (сепаратора шкафного типа ЗСШ-20, камнеотборинка А1-БОК и А1-БКВ), позволяет в значительной мере повысить эффект сепарирования зерновой массы и выделения минеральных примесей.
Использование этих машин изменяет традиционную очередность расположения машин, уменьшает количество проходов и, в связи с использованием для пневмосепапирования установок с замкнутым циклом воздуха, значительно снижает воздухообмен в производственных помещениях.
За рубежом применяют специальную машину-концентратор, принцип действия которой не отличается от разработанной во ВНИИЗе зерновейки, предназначенной для очистки семенного зерна. В машине наряду с сепарированием зерновой массы по крупности происходит разделение ее по плотности. При этом выделяется около 70% зерновой массы, в дальнейшем не требующей очистки с применением пневмосепарационных устройств и триерных поверхностей. Остальную часть зерна подвергают тщательной очистке на пневмосортировальных столах. Это обеспечивает высокий эффект выделения примесей и неполноценных зерен, что имеет особенно важное значение при макаронных помолах пшеницы.
Известно, что во всех видах оборудования, в том числе и в транспортных устройствах (нориях, шпеках, пневмотранспортерах), вследствие воздействия рабочих органов при перемещении зерна увеличивается содержание травмированных зерен. Поэтому увеличение номенклатуры оборудования, удлинение транспортных магистралей создает условия для увеличения количества битых и травмированных зерен.
Важнейшей отличительной особенностью новых схем подготовки зерна пшеницы к помолу как в России, так и за рубежом является широкое использование пневмосепарационпых установок с замкнутым циклом воздуха, что существенно снижает количество пылевидных выбросов за пределы производственных помещений и уменьшает общую энергоемкость и объем ремонтных работ.
В последние годы в связи с дефицитом питьевой воды в крупных промышленных центрах ограничено применение традиционного способа обработки зерна в моечных машинах, работающих с высоким удельным расходом воды. Одновременно повышение требований к качеству очистки воды также усложняет процесс эксплуатации этих машин. Широкий поиск средств, позволяющих с меньшими затратами получить высокий эффект очистки поверхности зерна, привел к созданию нескольких видов установок. Так, за рубежом создана машина для мокрого шелушения с удельным расходом воды 0,2 л/кг зерна, при этом эффективность очистки поверхности зерна от пылевидных частиц не ниже, чем в моечных машинах с более высоким удельным расходом воды.
В России проведены исследования и создано несколько типов установок для очистки поверхности зерна, основанных на принципе интенсивного межзернового трения искусственно увлажненной зерновой массы.
Испытания опытных образцов машин показали высокую эффективность очистки поверхности зерна от микрофлоры, возможность широкого регулирования количества снимаемых наружных покровов и уменьшения количества травмированных зерен.
Важное значение приобретает стабильность комплекса показателей качества зерновой массы, что исключает необходимость частого изменения режимов работы мельничного оборудования. Наряду с составлением помольных партий с помощью ЭВМ повышению эффективности использования зерна способствует поточное его отволажнвание. Этот технологический прием позволяет не только рационально использовать закрома для отволаживання зерна, но и обеспечивает стабильность режима при гидротермической обработке.
Эффективным приемом более рационального использования пшеницы и оборудования, снижения энергоемкости процесса является способ раздельной подготовки зерна с учетом не только показателя стекловидности, но и крупности.
Контактируя с водой, зерно захватывает влагу всей своей поверхностью, однако отношение площади поверхности к объему зерна у крупных фракций меньше, чем у мелких. Вследствие этого мелкие зерна на единицу объема захватывают воды больше, чем крупные, что приводит к неравномерному увлажнению перцовой массы в моечных и других зерноувлажнительных машинах.
ВНИИЗом предложен способ дифференцированного увлажнения зерновой массы с учетом крупности зерна, что позволяет придать зерновой массе требуемые свойства.
Благодаря учету различных физических и структурно-механических особенностей анатомических частей зерна в процессе гидротермической обработки достигается дифференцированное распределение влаги, что позволяет проводить избирательное измельчение зерна с высокой эффективностью отделения наружных покровов в виде отрубяннстых частиц. В связи с тем, что наружные покровы зерна наиболее активно поглощают влагу, они же способны легко выделять ее в окружающее пространство, что может уменьшить эффективность размола. Градиент влажности оболочек по отношению к внутренним слоям эндосперма на современных мукомольных заводах достигает 1,5—1,8.
Необходимо также отметить, что большая протяженность процесса подготовки зерна к помолу противоречит основной задаче этого процесса.
Интенсификация процесса размола зерна обусловлена рядом взаимосвязанных факторов, основными из которых являются:
- повышение градиента влажности между оболочками и эндоспермом н одновременно общего уровня влажности зерна при сортовых хлебопекарных помолах до 16,5—‘17,0%;
- высокое извлечение на первых трех драных системах мелких фракций круподунстовых продуктов, при этом на I драной системе извлечение составляет примерно 25—30%, а удельная нагрузка до 800—1000 кг/см • сут;
- применение центрифуг для предварительного сортирования продуктов после вальцовых станков с целью уменьшения нагрузки на рассевы и сокращения времени пребывания крупных фракций продукта, содержащих преимущественно оболочечные частицы, в технологическом цикле драного процесса;
- снижение нагрузки на IV и V драные системы, уменьшение отношения окружных скоростей вальцов до 1,5 вместо 2,5 и окружной скорости быстровращающегося вальца до 4,5 вместо 6 м/с, что в сочетании с высокой влажностью оболочечных частиц создает предпосылки тщательного вымола, получения преимущественно крупных фракций отрубей и сокращения протяженности драного процесса до четырех систем при выходе муки до 75%;
- уменьшение числа ситовеечных систем вследствие образования большого количества мелких фракций круподунстовых продуктов высокого качества на драных системах в сочетании с эффектом самосортирования в результате применения безгонковых рассевов;
- интенсификация режима измельчения на первых трех-четырех размольных системах путем увеличения окружной скорости и дифференциала вальцов, а также плотности рифления. При этом на первую п вторую размольные системы направляют мелкую крупку и дунет в количестве 22—25% по отношению к I драной системе и извлекают муку в количестве 55—60% к системе.
Важное значение имеет также поверхность рабочих органов размалывающих машин. Так, установлено, что применение вальцов с шероховатой поверхностью приводит к увеличению количества поврежденных крахмальных гранул по сравнению с вальцами с нарезной поверхностью.
Включение в схему помола машин ударно-истирающего действия (типа знтолеторов) не вызывает существенного изменения степени повреждения крахмальных гранул. Вместе с тем варьирование кинематических параметров вальцовых станков (относительной или абсолютной окружной скорости, дифференциала вальцов), при прочих равных условиях, оказывает большое влияние на степень извлечения, повреждения крахмальных гранул, а также па хлебопекарные свойства муки.
Высокое извлечение муки на первых трех размольных системах (50—60% к данной системе) позволяет получить на них примерно 40—45% всей муки, что создает предпосылки применения «щадящих» режимов из1мельчення на последующих системах.
В результате этого представляется возможным применять вальцы с шероховатой поверхностью, начиная с 5-й размольной системы, и получить муку с лучшими показателями белизны и хлебопекарных свойств.
Анизотропное строение зерна пшеницы, различные природные механические и химические свойства его анатомических частей, наличие зон эндосперма, отличающихся по содержанию и качеству клейковины, в сочетании с направленным процессом придания вязкости оболочкам и разрыхления эндосперма, применение дифференцированных параметров размалывающего оборудования создают предпосылки более четкого избирательного измельчения, полумиля фракций с различными показателями качества.
Наряду с внедрением высокоэффективного технологического оборудования созданы рациональные проектные решения, позволяющие расположить и связать между собой машины с использованием наименьшего количества транспортных средств, создать лучшие условия эксплуатации оборудования при меньшем количестве обслуживающего персонала.
В настоящее время в связи с высокой стоимостью электроэнергии особое внимание обращается на мероприятия но снижению энергозатрат на всех этапах переработки зерна в муку.
Так, в ряде зарубежных проектов предусматривается снижение этажности производственных помещений мукомольных заводов, размещение на одном этаже нескольких групп машин (вальцовых станков и ситовеечных машин или рассевов и ситовеек). При уменьшении общего числа этажей мельницы до двух или трех высоту этажей оставляют прежней. Вследствие этого при высоте этажей 1,5—5,0 м обеспечивается высокая надежность гравитационного (самотечного) транспорта. На рис. 1 схематично показаны варианты компоновки оборудования на зарубежных мукомольных завозах высотой 3—4 этажа с сокращенной схемой помола.
Существуют также строительные решения, где основное технологическое оборудование размещено по периферии помещения, на балконах, а в центре сделан сквозной проем на 2 3 лажах, что позволяет вести наблюдение за оборудованием, расположенным на нескольких этажах.
Рис. 1. Варианты компоновки оборудования на мукомольных заводах с сокращенной схемой помола
