Некоторые принципы, положенные в основу помола зерна на заре истории человеческого общества, сохранились до наших дней и в какой-то мере нашли отражение в машинах ударно-истирающего действия. Как указывалось, до начала XVIII века помол осуществляли в жерновах, в которых способ характеризовался деформациями сжатия и истирания.
В Америке сначала были распространены разовые помолы, а с середины XIX века там, как и в России, стали повторно измельчать зерно в жерновах g последующим просеиванием па ситах (буратах). В этот период появились зерноочистительные машины, которые по принципам рабочих процессов с тех пор почти не претерпели существенных изменений.
Оставляя в стороне такие события, как появление мельницы Оливера Эванса, а также создание паровых мельниц в Англии, России, Германии, Австро-Венгрии, следует отметить исключительную роль, которую сыграл вальцовый станок, изобретенный русским подданным Марком Миллером.
В 1873 г. в Цюрихе владелец мельницы Ветманни впервые применил в вальцовом станке фарфоровые валки.
Вальцовый станок прошел путь от первой пары валков с примитивным механизмом питания до современных станков с гидромеханизмом саморегулирования подачи, механизмами настройки рабочих валков и различными видами привода.
Существенно отличаются современные вальцовые станки, выпускаемые в Англии, Италии, России, Японии, Чехии, Словакии, Германии и других странах, от тех, которые производились в недалеком прошлом фирмами «Бюлер», «Зекк», «Каплер», «Доверио», «Лютер», «Амме», «Гизеке и Конеген», «Алисс-Чальмерс». Однако способы, основанные на деформациях сжатия, сдвига и растяжения (в зависимости от величины отношения окружных скоростей валков), полностью сохранились.
Корни способа просеивания также уходят в глубь веков. После /того, как освоили и развили помол зерна на камнях, стали просеивать продукты измельчения на ситах из папируса. Спустя много столетий (XVIII в.) появился уже упоминавшийся «пеклеванный рукав», изготовленный из шерстяной ткани, который просеивал продукт, идущий непосредственно из-под жернова.
В начале XIX в. Оливер Эвене (США) создал «ситовой цилиндр», получивший распространение на мельницах Европы. Этот несовершенный цилиндр в 1810 г. был заменен «центрофугальным цилиндром», рассевом с плоским ситом (1882 г.) швейцарского изобретателя Хагенмахера и рассевом с таким же плоским ситом Бунге.
Несколько позже был создан так называемый кроватный рассев (в России такие рассевы создали И. М. Хлопин и А. Ф. Кричигин). В 90-х годах на заводах Амме, Гизеке и Конеген был сконструирован двухкорпусный рассев, самоуравновешивающийся рассев с нижней опорой, а в 1912 г.— такой же тип рассева подвесной конструкции. Рассев с пакетным кузовом, значительно усовершенствованный за последние годы, довольно широко известен на мельницах Европы, а также в СССР.
В США в основном применяют впервые предложенные англичанином Спайтом шкафные кузова. Но рассевы, имеющие пакетные или шкафные кузова с плоскими ситами и различным количеством приемов, но принципу рабочих процессов мало разнятся.
Центрофугалы и бураты еще встречаются на старых европейских мельницах, но эти машины постепенно исчезают, уступая место рассевам, главным образом шкафного типа.
Итак просеивающие машины, рабочие процессы в которых отличаются формой и траекторией движения частиц, а также кинематическими параметрами, значительно модернизированы, что обусловило резкое повышение производительности этих машин, выполняющих одну из основных операций в технологических процессах подготовки и помола зерна. Однако технологические способы, характеризующиеся механическим разделением смесей на соответствующие фракции, в основном сохранились с момента возникновения сепарирующих машин с возвратно-поступательным круговым и круговым поступательным движением.
Большую роль в технологии производства сортовой муки отводят обогащению крупок и дунста. По характеру перемещения частиц обогащение, базирующееся на их движении под действием силы тяжести, относят к гравитационному, а по классификации — к механическому способу.
В середине XIX в. появилась «венская круповейка» Паура, в 1867 г.—круповейка Вернера, в 1878 г.—Хагенмахера, в 1907 г.— самовейка Хагенмахера и Фоля. В этих машинах очистка и разделение крупы происходили при помощи воздуха и ряда наклонных плоскостей. Несколько позже появилась самовейка «Салгир», в которой вверху располагалось плоское сито, совершавшее 400 колебаний в минуту, а под ним аспирационные осадочные устройства. Эта машина явилась предшественником ситовеечных машин «Реформ», «Омега», «Монарх» вплоть до современных, коренным образом модернизированных. В настоящее время наоборот — аспирационные устройства ситовейки находятся вверху, а ситовой кузов— внизу. Конструкция по форме в деталях и узлах претерпела существенные изменения. Если американские фирмы мало сделали в этом направлении, то западноевропейские и заводы СССР создали ситовейки в металлическом исполнении: одно-, двух- и трехъярусные, с желобками и без них.
Независимо от конструктивных особенностей, в современных ситовеечных машинах так же, как и в предшествовавших им машинах подобных типов, технологический способ базируется на гравитации, обусловленной действием аэродинамических сил и разделением смеси ситами на фракции.
Таким образом, в технологических способах на мельницах за последние 100 лет не произошло кардинальных и принципиальных изменений. Невольно при такой констатации возникает вопрос, как же могли быть достигнуты столь разительные перемены и несомненный прогресс в технологии производства муки?
Все достижения, имеющиеся в области использования зерна и оборудования, стали возможными главным образом за счет:
· повсеместного внедрения транспортных механизмов и создания непрерывно-поточного процесса;
· реконструкции старых и строительства новых мельниц с использованием модернизированного технологического оборудования;
· внедрения пневматического и аэрозольного транспорта;
· применения прогрессивных технологических приемов.
Перечисленные и другие мероприятия позволили сократить протяженность технологического процесса производства сортовой пшеничной муки с 8—10 до 3—5 км, а общее число систем — с 56—69 до 40—46, упорядочить принципы их построения, унифицировать механико-кинематические параметры машин, а также разработать ориентировочные технологические режимы. Выход муки высоких сортов увеличился в 1,5—2 раза, т. е. с 25 до 45—60% (при общем выходе 78%), в зависимости от качества зерна. Все это сопровождалось значительным ростом удельных нагрузок (в 3—4 раза) на вальцовую линию и просеивающую поверхность в сравнении с дореволюционным периодом. Необходимо подчеркнуть, что эти успехи достигнуты на существующих производственных площадях большинства мельниц России. Но, к сожалению, у технологических приемов нет безграничных возможностей, а следовательно, современная технология имеет определенные границы развития и отдачи.
Резервы использования эндосперма зерна на мельницах
В зерне пшеницы содержание эндосперма, как известно, составляет 79—84%. Важно подчеркнуть, что при прочих равных условиях не отмечается разницы в содержании эндосперма в зерне мягкой и твердой пшеницы. На долю других частей зерна приходится 16—21%, из них алейроновый слой составляет 6,0—9,5%, плодовая оболочка — 4,2—5,3%, семенная — 3,1—3,8% и зародыш со щитком — 1,4—3,3%.
На сортовых мельницах добиваются получения наибольшего выхода муки зольностью, близкой к зольности эндосперма зерна. Однако еще не удается предотвратить попадание в муку измельченных частиц оболочек, алейронового слоя и зародыша, а в отруби— некоторого количества эндосперма. Функциональная зависимость зольности муки от ее выхода показывает, что даже при выходе 15%. в ней присутствуют частицы измельченных оболочек, количество которых возрастает по мере извлечения муки. При общем выходе 78% в муке остается 4,0—4,5% частиц оболочек, или примерно 30%, по отношению к их наличию в зерне.
Следовательно, ресурсы, заложенные в зерне пшеницы, используются при переработке в муку далеко не полностью. Невиданные темпы роста производства, продемонстрированные за полвека социализмом в нашей стране, благоприятно сказались и на -мукомольной промышленности. Приведем некоторые цифры. В 1917— 1921 гг. выход муки высоких сортов составлял 20—35% при общем выходе 75—80% средневзвешенной зольностью 0,94—1,0%.; в Правилах организации и ведения технологических процессов на мельницах (1967 г.) предусмотрен выход муки высоких сортов 45— 55% при общем выходе 78%. На передовых мельницах из зерна хорошего качества выход муки высоких сортов достигает 60% при общем выходе 78% средневзвешенной зольностью 0,65—0,67% и нагрузках на вальцовую линию 90—100 кг/см • сутки.
Ради справедливости следует напомнить, что такими показателями выхода и качества муки при малых удельных нагрузках похвалялись владельцы мельниц США и Европы, когда советские мукомолы только приступали к восстановлению своих предприятий и делали первые шаги в упорядочении технологии. Теперь этот разрыв давно ликвидирован. И тем не менее проблема дальнейшего повышения уровня использования зерна и улучшения качества вырабатываемой муки остается самой актуальной. На ее решение направлены объединенные усилия ученых и производственников.
В начале XX века (1903 г.) немецкий ученый проф. Б. Дедрих писал: «Нам неоднократно приходится слышать мнение о возможности извлечения из пшеничного зерна всей муки путем снятия оболочек. Но я боюсь, что это такая же мечта, как предсказываемые полеты на Марс и на Луну. Не исключено, что в наше время стремительного взлета научной мысли мечта о наиболее полном извлечении эндосперма из зерна точно также счастливо сбудется, как полеты в космос и на Луну.
