Кафедра виноградарства та плодоовочівництва

Миколаїв 2014

1

• Домішки в зернових продуктах і методи їх вилучення

2

• Сепарування за аеродинамічними властивостями

3

• Сепарування за геометричними ознаками

4

• Сепарування за магнітними властивостями

5

• Сепарування за густиною і станом поверхні зернової суміші

Усі домішки, що знаходяться в зерновій масі,

підрозділяють на сміттєві і зернові. До сміттєвої домішки

відносять насіння усіх сміттєвих рослин, мінеральні

домішки, органічні домішки, значно зіпсовані зернівки

основної культури, металеві домішки і ін.

До зернової домішки відносять зернівки інших

зернових культур, пошкоджені зернівки основної культури,

якщо залишилось менше їх половини, щуплі,

недорозвинуті зерна, пророслі і інші зернівки.

До зерноочисного відділення борошномельного заводу

партії зерна, які відповідають наступним показникам якості:

- вміст сміттєвої домішки - не більше 2 %, а при наявності в

елеваторі зерноочисного обладнання - не більше 1 %, в тому

числі зіпсованих зернівок - не більше 1 % (для макаронних

помелів - не більше 0,5 %), вадливої домішки не більше 0,2 %, в

тому числі вміст сажки і ріжки - не більше 0,05 % (окремо або

разом), а гірчака і в'язелю - не більше 0,04 % (окремо або разом);

- вміст фузаріозних зернівок не більше 1 %

(кількість фомітоксину - не більше 1 мкг/кг);

- вміст зернової домішки - не більше 5 % у пшениці

і 4 % у житі, в тому числі пророслих зернівок - не

більше 3 %, а для макаронних помелів -відповідно, не

більше 4 і 2 %,

- зерно повинно бути не затхлим, не пліснявілим, не

пошкодженим самозігріванням і сушінням, не мати

солодового і інших сторонніх запахів.

Процес очистки зерна від домішок відбувається шляхом його сепарування.

Сепарування - процес розділення зернової суміші на складові, більш

однорідні за властивостями фракції. Основне призначення процесу

сепарування полягає в очищенні зерна від домішок, сортуванні

проміжних продуктів на однорідні за властивостями фракції і проведенні

контролю готової продукції і відходів (мука, крупа, висівки, відходи).

Різноманітність властивостей і ознак якості зерна і його домішок

обумовлює використання різних методів процесу сепарування за

аеродинамічними властивостями компонентів зернової суміші, за

геометричними ознаками компонентів суміші (довжина, ширина,

товщина), за густиною компонентів суміші, за властивостями поверхні

компонентів, за електрофізичними властивостями суміші

Якщо сепарування проводять за однією із вказаних

ознак або властивостей, то такий метод називають

простим сепаруванням, а якщо по їх сукупності то

складним або комбінованим.

Кожна суміш характеризується певною роздільністю по

відношенню до даної ознаки або властивості компонентів

суміші. Тому розрізняють легкороздільні, труднороздільні

і нероздільні суміші.

Введемо поняття:

- вихідна суміш - суміш зерна

або зернових продуктів, що

поступає в сепаратор для

розділення;

- фракція - частина вихідної

суміші, виділена в результаті

сепарування;

- вихід фракції - відношення

кількості одержаної фракції до

загальної кількості вихідної

суміші

Основним показником ефективності процесу сепарування є

ступінь виділення визначеного компонента суміші, який являє собою

відношення кількості виділеного компонента до загальної кількості

того ж компонента, що знаходиться у вихідній суміші.

Ефективності процесу сепарування (µ):

µ =0Р

Рх

Рх - кількість виділеного компонента (фракції), %,

Ро- загальна кількість того ж компонента (фракції) у вихідній

суміші, %.

Найбільш повно і об'єктивно технологічну ефективність

сепарування можна оцінити за критерієм Е, який враховує як

повноту виділення, так і чистоту (однорідність) одержаних

компонентів (фракцій) суміші.

Для легкороздільної двокомпонентної суміші критерій Е

визначають із наступної залежності:

Е = µ22 - µ12 = µ11 - µ21 , де

µ11- ступінь виділення першого компонента в першу фракцію, %,

µ12 - ступінь виділення першого компонента в другу фракцію, %,

µ21 - ступінь виділення другого компонента в першу фракцію, %,

µ22 - ступінь виділення другого компонента в другу фракцію, %.

На частинку, що знаходиться у вертикальному повітряному

потокові, будуть діяти одночасно дві сили - сила динамічного

діяння повітряного потоку (R) і сила тяжіння (G).

Сила динамічного діяння повітряного потоку

визначається за формулою Ньютона:

R = µ ּ Pп ּ Fм2

)( rп VV

µ - коефіцієнт динамічного опору даної частинки;

Pп - густина повітря, кг/см3;

Fм - площа проекції частинки на площину, нормальну до вектора її

відносної швидкості (міделів переріз);

Vn - швидкість повітряного потоку, м/с;

Vr - швидкість частинки, м/с.

У вертикальному повітряному потоці сили R і G, що діють на

частинку, завжди направлені протилежно. Тому можливі три взаємодії цих

сил в повітряному потоці: R > G - частинка транспортується повітряним

потоком, R = G - частинка знаходиться в стані витання, R < G - частинка

падає вниз.

Швидкість повітряного потоку, при якій частинка знаходиться в

стані витання, називається швидкістю витання або критичною

швидкістю.

На ефективність сепарування впливають такі фактори:

аеродинамічні властивості зернової суміші (роздільність за цією

ознакою), засміченість суміші легкими домішками, повітряний режим

сепаратора, умови навантаження сепаратора.

За даними В. А. Бутковського, збільшення швидкості повітряного

потоку в пневмосепаруючому каналі з 4,5 до 5,0 м/с, сприяло

підвищенню ефективності сепарування від легких домішок майже в

два рази.

Експериментально встановлено, що початкова швидкість подачі

продукту в пневмосепаруючий канал є важливою для ефективності

сепарування. Оптимальне її значення в межах 0,2 - 0,4 м/с при

горизонтальній подачі продукту в зону дії повітряного потоку.

Повітряні сепаратори за технологічним призначенням виконують

різні операції: очистку зерна від легких домішок, розділення

продуктів лущення зерна і ін. Залежно від технологічного

призначення використовують різні пневмосепаруючі канали, що

відрізняються розмірами, формою (прямокутні, круглі), із зімкнутим і

незамкнутим циклом використання повітряного потоку.

Повітряні сепаратори типу АІ-БВЗ, А1-БДЗ, А1-БДА, які

працюють із замкнутим циклом використання повітряного потоку,

аспіраційні колонки типу А1-БКА і У1-БКА з незамкнутим циклом

повітря. Пневмосепаруючі канали використовують також в

комбінованих ситоповітряних сепараторах типу А1-БЇС і А1-БЛС.

На борошномельних підприємствах найбільше розповсюдження

знайшли повітряні сепаратори типу РЗ-БАБ, пневмосепаруючі

канали типу РЗ-БНА, повітряні сепаратори типу РЗ-БСД (при

пневматичному транспорті зерна в зерноочисному відділенні),

аспіраційні колонки У1-БКА і ситоповітряні сепаратори А1-БІС-12.

Сепарування при цьому методі здійснюється на ситах і

чарункових поверхнях трієрів. Геометричні ознаки, що

використовуються при очистці і розділенні зернової суміші на

ситах - це ширина і товщина зернівок основної культури і

домішок, а на трієрах - їх довжина.

В борошномельному виробництві для очистки зерна від домішоквикористовують пробивні (решітні) і ткані сита. Кожне ситохарактеризується двома параметрами: робочим розміром і коефіцієнтомживого перерізу. Робочий розмір сита визначається характерним розміромотвору сита, або кількістю отворів, а коефіцієнт живого перерізу -співвідношенням загальної площі отворів до загальної площі сита.

Пробивні (решітні) сита виготовляють із листової сталі з отворами круглої, продовгуватої і трикутної форми. . Пробивні сита, залежно від форми отворів, підрозділяють на три типи: 1-ий тип - з круглими отворами, центри яких знаходяться у вершинах правильного шестикутника; 2-ий тип - з продовгуватими прямокутними отворами, розташованими рядами; 3-ій тип - з трикутними рівносторонніми отворами, розташованими рядами.Наприклад, сито № 50, тип 1 має отвори круглої форми діаметром 5 мм; сито № 20, тип 2 - продовгуваті отвори розміром 2,0 x 20 мм; а сито № 45, тип 3 - трикутні отвори з розміром сторони трикутника 4,5 мм.

Технологічну ефективність сепарування за геометричними

ознаками на ситах визначають співвідношенням кількості виділених

із зернової маси домішок до загальної кількості домішок, що

знаходилась у вихідній зерновій суміші і повинна бути виділена в

результаті сепарування:

Е = 100

2ба

а - кількість домішок у вихідній зерновій суміші, які можуть бути

виділеними на ситах, %;

б - кількість тих же домішок, які залишились у вихідній зерновій

суміші після сепарування, %.

Технологічна ефективність сепарування на ситах залежить від

значної кількості факторів, які впливають на неї фізико-технологічні

властивості зернової суміші (засміченість, вологість, відносна крупність,

роздільність і ін.). умови навантаження сит (питоме навантаження,

товщина шару зернової суміші на ситі), кінематичні і геометричні

параметри сит (частота і амплітуда коливань зворотно-поступального

руху сита, колова швидкість при обертальному рухові сита, розміри

сита, стан його поверхні і ін.), очистка і аспірація сита.

Для виділення грубих випадкових домішок використовують

скальператор А1-БЗО, робочим органом якого є горизонтальний циліндр

із двох металотканих сит з отворами розміром 25 × 25 і 10 × 10 мм.

Ефективність виділення грубих домішок у скальператорі А1-БЗО

досягає 100 % і регулюється навантаженням зернової суміші на машину,

продуктивність якої 100 т/год. Скальператор використовують на етапі

первинної очистки зерна від домішок.

Для фракціонування зерна по крупності використовують спеціальні

сепаратори з горизонтально-розташованими ситами А1-БСФ і А1-БСШ.

На цих сепараторах виділяють, в основному, дрібну фракцію зерна з

метою поліпшення якості основної, крупної фракції.

Ефективність сепаратора А1-БСФ-5 повинна забезпечувати

виділення до 30 - 40 % дрібної фракції, що знаходиться у вихідній партії

зерна. Продуктивність сепаратора 50 т/год.

Очистка зерна від домішок в трієрах базується на

відмінності довжини зерна і деяких домішок: коротких і

довгих. До коротких домішок зерна відносять кукіль,

польовий горошок, подрібнені зернівки основної культури, а

до довгих - вівсюг, овес і ячмінь у пшениці.

Короткі домішки вилучають в трієрах-кукілевідбірниках,

а довгі - в трієрах-вівсюговідбірниках.

Сепарування вважається ефективним якщо за один прохід

через трієр вилучається не менше 80 % домішок.

Для дискового трієра оптимальну частоту обертання

дискового ротора визначають по наступній залежності:

n =maxD

С

Dmax - діаметр диска по чарунках, які найбільш віддалені від

центра обертання, м;

C - емпіричний коефіцієнт обертання (для сепарування пшениці

від коротких домішок С = 70, для пшениці від довгих домішок С =

50, для сепарування вівса від коротких домішок С = 35), м/хв.

Найбільше розповсюдження на борошномельних заводах знайшли

дискові трієри-кукілевідбірники А9-УТК-6 і трієри-вівсюговідбірники

А9-УТО-6, але за ефективністю вони поступаються циліндричним

трієрам. Ефективність трієра - кукілевідбірника А9-УТК-6 80...90 %, а

продуктивність - 6 т/год.

Технологічна схема трієра-кукілевідбірника А9-УТК-6: 1,7- заслінки;

2 - ковшево колесо; 3 - диски; 4 - приймальний пристрій; 5, 6 - збірні

лотки; 8 - гвинтовий конвеєр; І - вихідне зерно; II - очищене зерно; III -

короткі домішки; IV - мінеральні домішки; V - повітряний потік з

легкими домішками.

В концентраторах А1-БЗК використовують комбінований

метод сепарування на ситах і в повітряних потоках. Ситовий

корпус коливається і складається із двох послідовно

розташованих решітних сит. Перше сито з круглими отворами

діаметром 2мм, а друге - діаметром 9 мм. Через сита

відсмоктується повітряний потік із швидкістю 1,2-1,8 м/с в

отворах сита .

Ефективність сепарування зернової суміші в концентраторі

60...80 % (по важкій фракції), продуктивність концентратора А1-

БЗК-9 6,5 т/год., а концентратора А1-БЗК-18 - 12,7 т/год.

За способом утворення магнітного поля магнітні сепаратори

підрозділяють на статичні і електромагнітні. Статичні магнітні

сепаратори (колонки) складаються із набору статичних магнітів,

виготовлених із спеціальної магнітної сталі або сплаву магніко.

Магнітне поле в електромагнітних сепараторах наводиться

пропусканням постійного електричного струму через котушки

генератора.

Сила притягання магніту (Р) визначається за формулою:

Р = 4×105×В2×S ,

В - магнітна індукція, Тл;

S - площа перерізу полюса, м2.

Рівномірність і мінімальна швидкість подавання зернової

суміші в магнітне поле досягається спеціальними розподілюючими

пристроями і необхідна для стабілізації певної постійної товщини

шару продукту в магнітному полі. Товщина шару продукту

приймається різною: 5...7 мм для м'яких мучних продуктів, 10...12

мм для зерна, крупи і інших зернових продуктів.

На борошномельних заводах використовують в основному

сепаратори із статичними магнітами трьох типів:

У1-БМЗ з дисковими магнітами,

У1-БМП з плоскими магнітами,

У1-БММ з кільцевими магнітами.

Для виділення із зернової суміші таких домішок, як курай, сашка,

ріжки, дика редька, татарська гречка, галька, часток немагнітного

металу, розміри яких збігаються з розмірами зерна, використовують

складні комбіновані методи сепарування.

Сепарування за цим методом здійснюють на машинах

вібропневматичної дії.

Принцип розділення зернової суміші у вібропневматичних

сепараторах складається з того, що зернова суміш, яка знаходиться на

повітрянопроникній поверхні, продувається вихідним повітряним

потоком, а сама поверхня при цьому здійснює складний вібраційний

рух. В результаті псевдозрідження і спрямованого вібраційного руху

зернова суміш набуває властивостей текучості, при якій найбільш

результативно проявляється відмінність компонентів суміші за

густиною, коефіцієнтом тертя і аеродинамічними властивостями.

При цьому створюються умови для інтенсивного самосортування

зернової суміші за вказаними ознаками і властивостями.