Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Павлов И.Н. Технологическое оборудование солодовенного производства - файл 1.doc


Павлов И.Н. Технологическое оборудование солодовенного производства
скачать (5223 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc5223kb.04.12.2011 17:57скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

  1   2   3   4   5   6   7
Реклама MarketGid:
Загрузка...
Федеральное агентство по образованию

Бийский технологический институт (филиал)

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

имени И.И. Ползунова»


И.Н. Павлов
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

СОЛОДОВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
Учебное пособие


по курсу «Машины и аппараты спиртовых и бродильных
производств» для студентов специальности 260601 «Машины
и аппараты пищевых производств», по курсу «Технологическое
оборудование» для студентов специальности 260204 «Технология
бродильных производств и виноделие» всех форм обучения

Бийск

2007

УДК 663.43.002.51/52
Павлов, И.Н. Технологическое оборудование солодовенного производства: учебное пособие по курсу «Машины и аппараты спиртовых и бродильных производств» для студентов специальности 260601 «Машины и аппараты пищевых производств», по курсу «Технологическое оборудование» для студентов специальности 260204 «Техноло-­
гия бродильных производств и виноделие» всех форм обучения /
И.Н. Павлов.

Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – Бийск:

Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2007. – 145 с.
Пособие содержит сведения о конструкциях основных видов технологического оборудования солодовенного производства. Изложены принципы расчета конкретного вида оборудования и его отдельных элементов, приведены расчетные зависимости для определения основных геометрических параметров оборудования и проведения технологических расчетов проектируемого оборудования. Пособие содержит также типовые задачи по расчету оборудования производства и тестовые задания для самостоятельной работы. Представленные типовые задачи и тестовые задания могут быть использованы для проведения аудиторных занятий, в качестве домашних заданий и заданий для самостоятельной работы.

Рассмотрено и одобрено

на заседании кафедры технологии

химического машиностроения.

Протокол № 5 от 13.03.2007 г.

Рецензент:

Н.К. Гайнанова, профессор БПГУ им. В.М. Шукшина, д.б.н.
© БТИ АлтГТУ, 2007

©

Павлов И.Н., 2007

СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ 4

^ 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 5

1.1 Методические рекомендации по изучению 6

1.2 Основные требования к оборудованию 7

1.3 Металлы и неметаллические материалы, 9

применяемые для изготовления оборудования 9

^ 2 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СЫРЬЯ 10

2.1 Характеристика зерновой массы и принципы очистки 12

и сортирования 12

2.2 Разделение зерновой смеси по линейным размерам зерна 13

2.3 Разделение зерновой смеси по аэродинамическим 33

свойствам частиц 33

2.4 Разделение зерновой смеси по ферромагнитным свойствам 42

^ 3 МАШИНЫ И АППАРАТЫ ПРОИЗВОДСТВА 51

ЯЧМЕННОГО СОЛОДА 51

3.1 Оборудование для замачивания зерна 52

3.2 Оборудование для солодоращения 63

3.3 Оборудование для сушки свежепроросшего солода 101

3.4 Машины для обработки солода 135

^ 4 ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ 141

4.1 Расчет оборудования для разделения зерновой смеси
по линейным размерам зерна 141

4.2 Расчет оборудования для разделения зерновой смеси
по аэродинамическим свойствам 143

4.3 Расчет оборудования для замачивания зерна 144

4.4 Расчет оборудования для солодоращения 145

4.5 Расчет оборудования для сушки свежепроросшего солода 148

4.6 Расчет оборудования для транспортировки солода 151

4.7 Расчет обобрудования для обработки солода 153

^ 5 ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ 154

Литература 157


ВВЕДЕНИЕ



Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям 170600 «Машины и аппараты пищевых производств (направление подготовки дипломированного специалиста «Пищевая инженерия») и 270500 «Технология бродильных производств и виноделие» и может быть полезно студентам смежных специальностей.

Курс «Машины и аппараты спиртовых и бродильных производств», как и все курсы оборудования, занимает особое место в учебном плане подготовки специалистов отрасли. Им завершают изучение цикла общетехнических и общеинженерных дисциплин, и одновременно он является специальным курсом.

Задача пособия упрощается в связи с наличием литературы, в которой освещено оборудование бродильных производств: справочников, каталогов, учебников. Перечень их приведен в списке литературы. Это дает возможность сократить описание конструкций машин и аппаратов и ограничиться их схемами со ссылкой на соответствующий источник.

Изучение курса в целом базируется на знании ранее освоенных студентами общенаучных, общеинженерных и специальных технологических дисциплин.

Задачи курса «Машины и аппараты спиртовых и бродильных производств» формируются на основе требований нормативных документов системы высшего образования и состоят в изучении технологического оборудования предприятий бродильной промышленности, методов его расчета (общих и частных), освещении научных достижений, тенденций развития и т.д. в тесной взаимосвязи с вопросами технологии.

Рассмотрение материала в пособии выполняется по схеме: физическая сущность процесса обработки продукта при помощи описываемой группы машин и общие методы (порядок) его расчета; принципиальные схемы или конструкции существующих машин и аппаратов на базе обоснованной классификационной схемы (полная техническая характеристика оборудования имеется в каталогах, учебниках для техникумов и т.п. литературе); назначение оборудования, его место в производственной технологической схеме; инженерные задачи, решаемые при помощи этого оборудования; результаты научных исследований оборудования, тенденций его развития; принципы расчета конкретного вида оборудования и его отдельных элементов.

^

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ



Основные производства бродильной промышленности можно классифицировать по видам выпускаемой продукции. Одним из производств является производство солода.

Приготовление солода – сложный комплекс специфических процедур, состоящий из очистки, сортировки, замачивания и ращения зерна, а также обработки свежепроросшего солода.

Целью проращивания солода является синтез и активизация неактивных ферментов, под влиянием которых в процессе затирания достигается растворение всех резервных веществ зерна. В проращиваемом зерне происходят те же биохимические и физиологические изменения, что и при естественном проращивании его в почве. Переход зародыша от состояния покоя к активной жизнедеятельности возможен только при достаточной влажности, наличии кислорода и оптимальной температуры.

В разных отраслях бродильной промышленности производство солода имеет специфический характер в соответствии с предъявляемыми к солоду требованиями.

В спиртовой промышленности солод применяют для ферментативного гидролиза крахмалсодержащего сырья: для получения солода, богатого ферментами [10], зерно проращивают продолжительное время – десять и более суток. Сырой измельченный солод в виде солодового молока применяется для осахаривания заторной массы.

В пивоваренной промышленности солод – не только ферментный препарат, но и основной полуфабрикат для производства пива [3, 4]. Пивоваренный солод проращивают 6–8 суток, а затем его подвергают сушке, во время которой ему сообщаются определенные вкусовые качества и стойкость, необходимые для длительного хранения.

Наиболее важный фактор, влияющий на эффективную работу технологического оборудования, – правильная эксплуатация его в установленных режимах, поэтому в программу обучения студентов по курсу «Машины и аппараты бродильных производств» входит изучение устройства технологического оборудования солодовенного производства, его технических характеристик, методов эксплуатации и расчета.

^

1.1 Методические рекомендации по изучению



Солод – это зерно, проращенное в определенных условиях. Солод применяют в производстве этилового спирта, пива и хлебного кваса.

Тема объединяет все процессы получения зеленого и сухого солода и изучается в порядке последовательности операций: подготовки зерна, замачивания, проращивания и сушки зеленого солода. Основной целью солодоращения является накопление в зерне максимального количества активных ферментов.

При осуществлении трех названных стадий зерно превращается в продукт, называемый зеленым солодом, который используется на спиртовых заводах. Для получения пивоваренного солода необходимо провести еще одну операцию – сушку зеленого солода.

Очистка и сортировка зерна. Наличие примесей в зерне, поступающим для приготовления солода, ухудшает его качество и создает условия для порчи. Поэтому зерно очищают от примесей. Очистку проводят дважды: при приемке зерна и при поступлении его на производство.

С технологической точки зрения большое значение имеет выравненность зерна: только одинаковые по величине зерна достигают при замачивании одинаковой степени влажности и равномерно развиваются при проращивании. Таким образом, возникает необходимость деления зерна на фракции. При изучении этой темы следует рассмотреть способы очистки и сортировки зерна [2, 5].

Замачивание зерна. Для прорастания семян необходима достаточная влажность, соответствующая температура и наличие кислорода. Необходимое увлажнение достигается замачиванием зерна в воде. Основная цель замачивания – увлажнить зерно до такого состояния, чтобы оно могло прорастать.

Следует рассмотреть существующие способы замачивания [3, 4]. Особое внимание нужно уделить изучению прогрессивных способов: воздушно-оросительному и замачиванию в непрерывном токе воды и воздуха.

Проращивание зерна. Проращивание зерна ведется в специальном оборудовании – солодовнях, где создаются соответствующие условия по температуре, влажности, подводу кислорода и отводу диоксида углерода, продолжительности процесса. Необходимо рассмотреть оптимальные температурные режимы и длительность прорастания солода в спиртовом и пивоваренном производствах [1, 10]; способы проращивания зерна; пневматическое солодоращение; основные типы ящичных солодовен; пневматические солодовни с передвижной грядкой; основные типы пневматических барабанных солодовен; технологический и аэродинамический режимы пневматического солодоращения; отличительные особенности технологического режима при производстве солода в спиртовом и пивоваренном производстве.

Необходимо изучить способы и режимы проращивания зерна. Особенное внимание следует уделить вопросам технологии непрерывнодействующих автоматизированных солодовен.

Сушка пивоваренного и квасного солода. Для образования ароматических и красящих веществ зеленый солод подвергается сушке нагретым воздухом. Вкус и аромат солода обусловлен меланоидинами – окрашенными ароматическими веществами, образующимися при сушке. Сушка – сложный процесс, от которого зависит качество готового солода. Особое внимание следует обратить на температурный режим сушки и процессы, происходящие при сушке.

При изучении разделов темы нужно уяснить назначение солода
в спиртовом пивоваренном и квасном производстве [5, 9], выявить специфические технологические требования указанных производств к готовому солоду и в связи с этим определить отличительные особенности технологических схем производства солода.

^

1.2 Основные требования к оборудованию



В зависимости от назначения, конструктивных и технологических особенностей все производственное оборудование подразделяют на технологическое и вспомогательное.

Технологическое оборудование предназначено для переработки сырья, материалов и полуфабрикатов с целью получения конечного продукта.

Вспомогательное оборудование применяют для выполнения операций, обеспечивающих нормальный ход технологического процесса.

Технически совершенные машины и аппараты должны иметь максимальную долговечность, безотказность в работе, ремонтопригодность, сохраняемость, работоспособность.

Машины должны обеспечивать минимальные производственные потери сырья и готового продукта. При оптимальном технологическом режиме процесса должно быть соответствие скоростей и траекторий движения рабочих органов машины физико-химическим, химическим и биологическим свойствам обрабатываемых продуктов.

Техноэкономический эффект работы машины, выраженный
в снижении затрат на производство единицы продукции (размер занимаемой площади, расход энергии, воды, пара, холода, стоимость изготовления, монтажа, ремонта и их эксплуатации), должен быть достаточно большим.

Высокая износостойкость рабочих органов – необходимое
требование, предъявляемое к машине, так как при попадании частиц

материала, из которого она изготовлена, пищевой продукт становится непригодным к употреблению.

При возможности передачи движения в целом машине или отдельным узлам от индивидуального двигателя улучшается её конструкция и повышаются эксплуатационные показатели.

Надежная герметизация оборудования необходима для создания стерильности процессов. Чтобы предотвратить выделение пыли или других вредных веществ в производственные помещения, оборудование должно быть снабжено аспирационными системами. Это требование особо важно в связи с взрывоопасностью зерновой, сахарной, крахмальной, мучной пыли при определенной концентрации ее в воздухе.

Благодаря унификации и нормализации деталей и узлов машин, широкому применению стандартизованных деталей обеспечиваются серийность и технологичность машин, удешевление производства, упрощение и ускорение проектирования. При изготовлении деталей машин необходимо строго соблюдать допуски, соответствующие государственным стандартам, как необходимое условие взаимозаменяемости.

При конструировании и изготовлении машин необходимо максимально использовать экономичные профили металлов, применять пластмассы, что позволит при значительно меньшей плотности материалов иметь детали и узлы с достаточными прочностными характеристиками. В результате упрочения металлических деталей поверхностной закалкой, цементацией, сульфидированием, цианированием, напылением специальных материалов на рабочие органы удлиняется срок службы машин. Они должны состоять из отдельных легкосоединяемых блоков, благодаря чему значительно сокращается время на сборку
и разборку.

Все машины и аппараты должны быть максимально безопасны
в соответствии с правилами техники безопасности и производственной санитарии. Шум, возникающий при работе, не должен превышать допустимые нормы.

Контроль и регулирование процессов производства на машинах
и аппаратах должны быть максимально автоматизированы.

^

1.3 Металлы и неметаллические материалы,

применяемые для изготовления оборудования



Оборудование солодовенного производства изготовляют из самых разнообразных материалов: металлов и их сплавов, полимеров,

стекла и др. Конструкционные материалы выбирают с учетом многих критериев, из которых можно выделить три их группы: связанные
с биологической инертностью материала, зависящие от рабочих условий, связанные со свойствами материала.

Биологическую инертность материалов оценивают по токсикологическим и другим санитарно-гигиеническим показателям. Биологически инертные материалы, контактируемые с пищевыми средами, не должны оказывать вредных воздействий на организм человека.

К основным критериям оценки материала, зависящим от рабочих условий, относят коррозионную, тепловую и микробиологическую стойкость, а также механическую прочность. К материалам аппаратов и машин, эксплуатируемых в условиях высоких давлений и температур или контактирующих с агрессивными средами, предъявляют повышенные требования, микробиологическую стойкость определяют в основном при выборе материалов органической природы, так как некоторые полимерные материалы могут быть хорошими субстратами для микроорганизмов, вследствие чего происходит их биологическая экстракция.

К третьей группе критериев относят физико-механические и технологические свойства материалов, используя которые, можно при помощи сравнительно простых технических приемов изготовлять требуемые детали аппаратов и машин с минимальными затратами.

Наиболее существенные характеристики механических свойств, которые необходимо учитывать конструктору при выборе материалов, следующие: предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, модуль упругости при растяжении.

Кроме указанных характеристик при выборе материалов для изготовления технологического оборудования, работающего при повышенной температуре, необходимо учитывать и такие свойства, как ползучесть, возможность проявления тепловой хрупкости, релаксации, чувствительность к старению, а для оборудования, эксплуатируемого при пониженных температурах – хладноломкость. При выборе материалов для теплообменной аппаратуры необходимо знать физические характеристики и, в частности, коэффициент теплопроводности.

К наиболее существенным технологическим свойствам материалов относят свариваемость, возможность обработки давлением, резанием и т.п.
^

2 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СЫРЬЯ



Поступающее на предприятие зерно содержит обычно различные примеси, которые могут вызвать быструю порчу зерна при его хранении и снизить качество готового продукта. Поэтому на предприятиях зерно очищают от наиболее грубых примесей просеиванием и проветриванием. Такая очистка называется первичной, и для ее осуществления обычно применяют воздушно-ситовые сепараторы. Зерно, подвергшееся первичной очистке, направляется в зернохранилище, где оно сохраняется до момента переработки.

При переработке зерна на солод оно перед замачиванием подвергается вторичной, более тщательной, очистке. При этом из зерновой массы удаляются оставшиеся в ней посторонние примеси, а также битые зерна других злаков. После вторичной очистки зерно разделяют на сорта, что необходимо для равномерного развития его при замачивании и ращении.



На рисунке 2.1 представлена аппаратурно-технологическая схема приемки, очистки, хранения и сортирования зерна. Зерно поступает в бункер 1, откуда ленточным транспортером 2 и элеватором (норией) 3 подается в промежуточный бункер 6. Из него зерно через автоматические весы 7 и магнитный сепаратор 8 поступает в воздушно-ситовый сепаратор 9, где и проводится первичная очистка. Очищенное и взве-

шенное на весах 25 зерно накапливается в бункере 24 и затем элеватором 10 и транспортером 11 подается в силосы 23 на хранение.

Зерно с повышенной влажностью после первичной очистки из бункера 24 норией 3 направляют через бункер 5 в зерносушилку 4. Подсушенное зерно собирается в бункере 26 и откуда поступает в силосы 23 на хранение.

Перед подачей в солодовню зерно очищают повторно. Для этого его из силосов транспортером 22 и норией 12 подают через бункер 13
и весы 14 в воздушно-ситовый сепаратор 15, а затем в триер 16, где отделяются короткие и шаровидные примеси, а также длинные зерна овса и овсюга. Очищенное зерно разделяют на сорта по величине зерен на сортирующих ситах 17. Зерно I и II сортов проходит весы 20 и накапливается в бункерах 21 и 19, откуда затем расходуется на производство солода. Зерно III сорта накапливается в бункере 18 и является отходами производства. Перед переработкой зерно пропускают через магнитный сепаратор, где отделяют металлические примеси.

^ Для первичной и вторичной очистки и сортирования зерна применяются следующие машины: воздушно-ситовой сепаратор, магнитный сепаратор (улавливающий металлические примеси), триеры (выделяющие частицы, отличающиеся от основной массы зерна своей длиной) и сортирующие сита.

Первичную очистку зерна производят на воздушно-ситовых
и магнитных сепараторах. При просеивании на ситах отделяются примеси, размер которых больше или меньше зерна (комья земли, камни, песок, солома, проволока и др.), а при проветривании удаляются пыль и легкие примеси; на магнитных сепараторах извлекаются металлические примеси.

Вторичную очистку зерна и разделение его на сорта осуществляют последовательно на воздушно-ситовых сепараторах, отделяющих крупные, мелкие и легкие примеси; на магнитных сепараторах, извлекающих металлопримеси; на триерах, отделяющих от массы короткие и длинные зерна, шаровидные примеси (половинки зерен, куколь, семена других растений, а также длинные зерна овса и овсюга); на сортирующих ситах, разделяющих массу по толщине зерна.

^

2.1 Характеристика зерновой массы и принципы очистки

и сортирования



Примеси, находящиеся в массе зерна, различают двух видов: сорные и зерновые. К сорной примеси относятся различные частицы минерального происхождения (комья земли, песок, пыль, камни и т.п.) и

органического происхождения (солома, мелкое и попорченное зерно, семена сорняков и т.п.). ^ Зерновой примесью называют зерна основной культуры, имеющие те или иные недостатки: битые, проросшие, заплесневелые, поврежденные. В зерновой массе нередко содержатся различные металлические примеси (гайки, болты, гвозди, обрывки проволоки).

Для очистки зерна от примесей и разделения его на сорта используют различные физические свойства зерен и частиц примесей:

1) линейные размеры зерна (длина, ширина и толщина);

2) аэродинамические свойства частиц;

3) ферромагнитные свойства;

4) плотность частиц.

Иногда для очистки зерна используют также состояние поверхности частиц и некоторые другие признаки.

Примеси, отличающиеся от зерна аэродинамическими свойствами, удаляют в воздушных сепараторах (аспираторах) [1]; шириной
и толщиной – в ситовых сепараторах; шириной, толщиной и аэродинамическими свойствами – в воздушно-ситовых сепараторах; длиной –
в триерах; плотностью, упругостью и коэффициентом трения – в вибрационных и вибропневматических машинах [2]; магнитными свойствами – в магнитных сепараторах.

^

2.2 Разделение зерновой смеси по линейным размерам зерна



Плоские сита. Многие зерноочистительные и сортирующие машины имеют в качестве рабочего органа движущиеся сита. При просеивании сквозь сита зерновая масса очищается от примесей, которые отличаются своими размерами от зерен основной культуры. Кроме того, зерно на ситах может быть разделено на сорта. Форма отверстий и их величина имеют большое значение и определяют назначение сита.

Сита с круглыми отверстиями разделяют зерновую массу по ширине частиц, сита с продолговатыми отверстиями – по толщине частиц (рисунок 2.2). Сита с квадратными отверстиями не обеспечивают четкого разделения зерновой массы, так как частицы могут располагаться как по стороне квадрата, так и по его диагонали. Поэтому сита с круглыми и квадратными отверстиями используются для очистки зерна от крупных и мелких примесей, сита с продолговатыми отверстиями – для сортирования зерна.

Каждое сито разделяет зерновую массу на две части: та часть, которая проходит сквозь отверстия, называется проходом; другая часть, которая остается на сите и ссыпается с него через край, называется сходом.



В зерноочистительных и сортирующих машинах обычно работают одновременно несколько сит с отверстиями разной величины
и формы для того, чтобы разделить зерновую массу сразу на несколько фракций. По форме сита различают плоские и цилиндрические (барабанные). Плоские сита применяются для очистки зерна и сухого солода от примесей; барабанные сита – для сортирования зерна и очистки сухого солода от ростков.

Размеры отверстий и частота расположения их на сите оказывают большое влияние на производительность сита. Чем большее количество отверстий приходится на единицу площади, тем больше вероятность попадания в них частиц зерна и, следовательно, тем выше производительность сита. Отношение суммы площадей отверстий к общей площади сита называется живым сечением сита, или коэффициентом использования площади сита. Чем больше живое сечение сита, тем выше его производительность, однако при слишком большой частоте расположения отверстий механическая прочность сита снижается.

Движение зерен по неподвижному ситу возможно только в том случае, когда оно будет наклонено к горизонту под углом большим угла трения зерен о сито. При начальной скорости, равной нулю, скорость движения тела по наклонной плоскости

, (2.1)

где – время движения тела по наклонной плоскости, с;

– коэффициент трения движущегося тела о плоскость.

Как видно из уравнения (2.1), зерна, скользящие вниз по наклонному ситу, будут двигаться равноускоренно (с увеличением времени скольжения увеличивается скорость). Скорость движения частиц может оказаться настолько большой, что многие частицы, находящиеся
в верхних слоях, не успеют войти в соприкосновение с ситом. Поэтому на неподвижном наклонном сите зерно должно двигаться очень тонким слоем и, следовательно, производительность такого сита всегда мала. Неподвижные сита в зерноочистительных машинах не применяют.

Чтобы повысить производительность плоских сит, их устанавливают под малым углом к горизонту, а движение зерна осуществляется посредством колебания сит. Ситовой корпус подвешивают при помощи плоских стальных пластин к станине машины и приводят его в колебательное движение посредством шатунно-кривошипного механизма. В зависимости от взаимного положения привода и ситового корпуса различают кинематические схемы:

1) наклонное сито с горизонтальными колебаниями;

2) горизонтальное сито с колебаниями в наклонной плоскости;

3) наклонное сито с колебаниями в наклонной плоскости.

Наклонные сита с горизонтальными колебаниями применяются наиболее часто в силу своей конструктивной простоты и легкости
в облуживании. Для таких сит получены следующие закономерности. Частица зерна, лежащая на наклонном сите, совершающем колебания
в горизонтальной плоскости, находится под действием сил тяжести, инерции и трения (рисунок 2.3).



На рисунке показано направление ускорения и сил инерции при положении кривошипа в первом квадранте. В этом случае ускорение сита имеет направление слева направо.

Определим условия смещения частицы по поверхности сита.
В рассматриваемом случае ускорение сита

, (2.2)

где – угловая скорость кривошипа;

– радиус малого кривошипа;

– мгновенный угол поворота кривошипа.

Когда кривошип находится в первом или в четвертом квадранте, ускорение сита имеет направление слева направо. Сила инерции всегда противоположна направлению ускорения и, следовательно, в данном случае стремится сдвинуть частицу зерна вверх по наклонной плоскости сита (рисунок 2.3а). При положении кривошипа во втором или
в третьем квадранте ускорение сита имеет направление справа налево, а сила инерции направлена слева направо и стремится сдвинуть частицу зерна вниз по наклонной плоскости сита (рисунок 2.3б).

Сила инерции может быть рассчитана как произведение массы частицы на ее ускорение :

. (2.3)

Сила тяжести может быть разложена на нормальную составляющую:

(2.4)

и продольную составляющую:

, (2.5)

где – угол наклона сита.

Аналогично можно разложить и силу инерции:

; (2.6)

. (2.7)

Величины и направления сил и всегда постоянны и зависят только от веса частицы зерна и угла наклона сита. Составляющие силы инерции и имеют переменную величину и направление. Нормальная составляющая сила прижимает частицу зерна к ситу при положении кривошипа в первом и четвертом квадрантах и, наоборот, отталкивает ее, когда кривошип находится во втором и в третьем квадрантах. Продольная составляющая сила направлена вдоль сита

вверх, когда палец кривошипа находится в первом и четвертом квадрантах, и вниз, когда он находится во втором и в третьем квадрантах.

Движению зерна по ситу препятствует сила трения:

,

где – коэффициент трения зерна по ситу;

– угол трения.

Учитывая взаимодействие всех сил, движение частицы зерна вниз по наклонной плоскости сита будет наблюдаться при положении кривошипа во втором и в третьем квадрантах (см. рисунок 2.3б) при следующем условии:

. (2.8)

При крайнем правом положении кривошипа сила, сдвигающая частицу зерна вниз по наклонной плоскости сита, имеет наибольшую величину. Для этого положения . С учетом этого, подставив
в неравенство (2.8) значения сил из уравнений (2.4 – 2.7), получается

. (2.9)

Заменив

,

неравенство (2.9) примет вид:

. (2.10)

Если число колебаний сита будет уменьшаться, то движущая сила будет также уменьшаться, и при некотором минимальном числе колебаний в минуту она станет равной силе трения. При этом зерно прекратит движение по ситу. Тогда из уравнения (2.10) минимальное число колебаний сита

. (2.11)

При положении кривошипа в I и IV квадрантах сила направлена вверх по ситу (см. рисунок 2.3а). При достаточно большом числе колебаний сила может оказаться больше силы и заставит частицу зерна подниматься вверх по наклонной плоскости сита, преодолевая силу трения. Чтобы не допускать встречного движения зерна (т.е. подъема вверх), число колебаний сита не должно превышать опреде-

ленного максимального значения. Этот максимум колебаний соответствует равенству движущей силы и силы трения:

. (2.12)

Решение уравнения относительно максимального числа колебаний сита приведет к следующему выражению:

. (2.13)

Для нормальной работы сит число колебаний должно иметь промежуточное значение между и .

Цилиндрические сита. Главным рабочим органом этих машин является перфорированный барабан. Цилиндрические сита устанавливают под небольшим углом к горизонту и приводят во вращательное движение. При медленном вращении сита на частицу зерна оказывает воздействие только сила тяжести, при быстром вращении сита возникает еще и центробежная сила.

Частица зерна во вращающемся сите прижимается к поверхности нормальной составляющей силы тяжести и центробежной силой (рисунок 2.4).



Эти силы соответственно равны:

(2.14)

и

, (2.15)

где – радиус цилиндра;

– угловая скорость барабана;

– масса частицы;

– угол откоса частицы.

Под действием силы трения частица зерна будет перемещаться вместе с ситом до тех пор, пока сила (составляющая силы тяжести ) не станет равной силе трения Т:

, (2.16)

или

. (2.17)

Заменив в уравнении

,

получим после преобразований:

. (2.18)

Отсюда число оборотов сита , соответствующее подъему частицы зерна на угол :

. (2.19)

Если число оборотов барабанного сита увеличивать, то центробежная сила будет возрастать и частица зерна поднимется до горизонтального диаметра, затем выше на угол при определенном числе оборотов барабана . Новое значение угла подъема зерна:

. (2.20)

С учетом угла подъема уравнение (2.18) относительно числа оборотов :

. (2.21)

Дальнейшее увеличение скорости вращения барабана вызовет еще больший подъем зерна, и при предельном значении числа оборотов зерно достигнет зенита и, не оторвавшись от поверхности сита, будет продолжать движение вместе с ним. Следовательно, просеивание зерна сквозь сито прекратится.
Число оборотов определится из уравнения (2.21) при :

. (2.22)

При нормальной работе число оборотов цилиндрического сита должно быть значительно меньше предельного; чем больше число оборотов сита, тем выше поднимается зерно и тем больше скорость обратного скольжения. При большой же скорости скольжения зерно не успевает проваливаться через отверстия.

Четкость деления зерна по сортам тем больше, чем продолжительнее зерно находится в соприкосновении с сортирующей поверхностью и чем интенсивнее оно при этом перемешивается. Оба эти фактора зависят от размеров, угла наклона и окружной скорости барабанного сита. Предельный наклон цилиндра составляет 0,1 м на 1 м длины, нормальная окружная скорость сита 0,7–1,2 м/сек.

Сепаратор с цилиндрическим ситом для сортирования зерна представлен на рисунке 2.5. Сортируемое зерно непрерывно подается через приемное устройство 1 в барабан, состоящий из двух сит 4 и 5. Барабан вращается внутри герметичного корпуса машины, внизу которого расположены два шнека 6, предназначенные для отвода кормового зерна (проход через сито 4) и зерна II сорта (проход через сито 5). Каждый шнек перекрыт частично клапаном 3 во избежание смешивания сортированного зерна. Крупное зерно I сорта сходит с сита 5.
В процессе работы сито очищается щетками 2.



Вследствие интенсивного перемешивания зерна в машине выделяется много пыли, для удаления которой необходима аспирация. На каждую тонну зерна необходимо отсасывать 150–200 м3 воздуха. Машина с барабанным ситом имеет большие габариты при относительно малой производительности, объясняется это тем, что лишь 1/5 общей

поверхности барабанного сита одновременно находится в работе. Достоинствами такой машины являются хорошее перемешивание зерна, плавность работы.

Производительность барабанного сита для зерна

, (2.23)

где – объемная масса зерна, кг/м3;

– угол наклона барабана к горизонту;

– наибольшая высота слоя зерна в поперечном сечении барабана, м.

Триеры. Примеси, отличающиеся от зерен основной длиной, отделить на ситах невозможно, так как сита разделяют зерно по ширине и толщине. Машины, которые выделяют из зерна примеси, отличающиеся от него длиной, называются триерами. Рабочим органом триера является цилиндр или диск с ячейками, выбирающими из зерновой массы короткие частицы (рисунок 2.6).



^ По назначению различают триеры двух видов: а) триеры для выделения из основной массы зерна половинчатых зерен и шаровидных примесей (куколя и других), количество которых редко достигает 5 %; б) триеры для отделения зерен основной культуры (пшеницы, ячменя
и т.п.), количество которой равно обычно 95 % ко всему объему зерновой массы, от длинных зерен овса и овсюга. Триеры первого вида называются куколеотборниками, триеры второго вида – овсюгоотборниками. Естественно, что при равных размерах куколеотборник имеет гораздо большую производительность, чем овсюгоотборник.

В зависимости от назначения триера его ячейки выполняют разных размеров. Диаметр ячеек триера для выделения половинчатых зерен ячменя, шаровидных зерен куколя и других семян составляет
6,25–6,5 мм; для выделения пшеницы – 8,5 мм; для выделения ячменя из овса – 9,5–10 мм.

Эффективность работы ячеистых поверхностей зависит от частоты ячеек на единице площади и порядка расположения ячеек [2, 8]. Наиболее рациональное расположение – шахматное, когда каждая ячейка размещена в центре правильного шестиугольника, а в вершинах находятся центры смежных ячеек. В этом случае число ячеек на 1 м2 поверхности определяют по следующей зависимости:

, (2.24)

где – шаг расположения ячеек, определяемый как ;

– диаметр триера.

Основные параметры цилиндрической поверхности с ячейками, определяющими ее производительность и эффективность: диаметр цилиндра, его длина, размеры и форма ячеек.

При медленном вращении цилиндра частицы зерна внутри цилиндра будут находиться под воздействием только одной силы – силы тяжести. При быстром вращении возникает еще центробежная сила. Частица зерна, находящаяся между ячейками, т.е. на гладкой поверхности вращающегося триерного цилиндра, будет прижиматься к поверхности силой (см. рисунок 2.4), которая слагается из нормальной составляющей веса частицы и центробежной силы :

, (2.25)

где – радиус цилиндра;

– угловая скорость триера;

– масса частицы;

– угол откоса частицы.

Сила будет стремиться скатить частицу зерна вниз:

. (2.26)

Под действием силы трения частица будет удерживаться на поверхности:

,

где – коэффициент трения зерна по ситу;

– угол трения.

Скольжение частицы будет возможно после того, как эти силы уравняются:

. (2.27)

После преобразований уравнение (2.27) примет вид:

, (2.27)

откуда угол, на который поднимаются частицы зерна, находящиеся на гладкой поверхности цилиндра:

. (2.28)

Соответствующее число оборотов триера можно найти из (2.27):

. (2.29)

При увеличении числа оборотов будет возрастать центробежная сила, вследствие чего частицы зерна будут подниматься до горизонтального диаметра или выше его на угол (см. рисунок 2.4). Угол является составляющей угла : . С учетом угла подъема уравнение (2.18) относительно числа оборотов :

. (2.30)

Дальнейшее увеличение скорости вращения барабана вызовет еще больший подъем зерна, и при предельном значении числа оборотов зерно достигнет зенита и, не оторвавшись от поверхности сита, будет продолжать движение вместе с ним. Следовательно, просеивание зерна сквозь сито прекратится.

Число оборотов определится из уравнения (2.30) при :

. (2.31)

Для тихоходных триеров

, (2.32)

что соответствует линейной скорости триера м/сек.

Для быстроходных триеров

, (2.33)

что соответствует м/сек.

Цилиндрические триеры. Цилиндрический тихоходный триер (рисунок 2.7) состоит из следующих основных частей: барабана 1, лотка 2 со шнеком 3 и приводного механизма, состоящего из конической зубчатой передачи 4. Рабочим органом цилиндрического триера является цилиндр 1, на внутренней поверхности которого имеются ячейки.



Во вращающемся триерном цилиндре короткие зерна (куколь и битые зерна) попадают в ячейки, а удлиненные зерна (пшеница и рожь) скользят по внутренней гладкой поверхности цилиндра и, поднявшись по ней до верхней границы зоны скольжения, отрываются от поверхности цилиндра и попадают в желоб шнека вывода очищенного зерна. Затем они удаляются из триера. Короткие зерна, поднявшись в ячейках триерного цилиндра в свободную от удлиненных зерен зону, выпадают в желоб вывода куколя и битого зерна и также выводятся из триера.

Зерно поступает через приемную коробку 5 на рабочую поверхность барабана, приводимого во вращение конической передачей 4. При вращении цилиндра короткие зерна заполняют ячейки и поднимаются на некоторую высоту; длинные частицы, не укладывающиеся
в ячейках полностью, выпадают из них при малом угле подъема и возвращаются в зерновую массу; короткие частицы, целиком укладывающиеся в ячейках, удерживаются в них дольше и выпадают из ячеек
в лоток 2, находящийся внутри цилиндра. Из лотка эти частицы
шнеком 3 выводятся наружу по стрелке А. Регулирование количества

выбрасываемых в лоток мелких зерен производится посредством поворота лотка вокруг неподвижного главного вала 9 при помощи рычага 10. Последний закрепляется в определенном положении болтом и гайкой на хорде. Более длинные зерна смеси продвигаются по внутренней поверхности цилиндра и выпадают из него через прямоугольные отверстия 7 в задней розетке 8.

Быстроходные триеры по сравнению с тихоходными имеют более высокую производительность за счет лучшего перемешивания зерна и увеличения числа проходящих мимо зерна ячеек благодаря большой окружной скорости цилиндра.



Вследствие больших скоростей, а следовательно, и большой центробежной силы, действующей на зерна, в быстроходном триере желоб со шнеком необходимо поднять выше, чем в тихоходном. Обычно вал быстроходного триера одновременно бывает и валом шнека (рису-
нок 2.8).

Стальной цилиндр 1 со штампованными ячейками состоит из отдельных обечаек, склепанных посредством стальных обручей 2. На концах цилиндра укреплены болтами 3 передняя 4 и задняя 5 розетки. Лоток 6 со шнеком свободно вращается на валу 7. Передняя розетка 4 посажена на вал 7 на шпонке, благодаря чему цилиндр и шнек жестко связаны между собой и вращаются одновременно. Положение лотка 6 со шнеком можно изменять червяком 8.

Наиболее совершенное действие ячеистой поверхности будет
в том случае, если большая часть ячеек при выходе из слоя зерна заполнена короткими частицами. Если же ячейки выходят пустыми или
с длинными частицами, то производительность триера снижается. Перемешивание зерна увеличивает возможность попадания коротких частиц в ячейки и повышает производительность.

^ К основным расчетным параметрам цилиндрического триера относят производительность, показатель кинематического режима, транспортирующую способность цилиндра, определяемую скоростью

осевого перемещения зерна, форму приемного желоба и геометрию его установки, а также потребляемую мощность.

Производительность цилиндрического триера (кг/ч) определяется по формуле

, (2.34)

где – удельная нагрузка на триерную поверхность, кг/(ч м2), (таблица 2.1);

– площадь ячеистой поверхности, м2.

Таблица 2.1 – Значения удельной нагрузки [кг/(ч м2)] для различных культур

Операция



Очистка пшеницы от примесей:

коротких (куколя и др.)

длинных (овсюга и др.)


750–850

550–650

Очистка овса от коротких примесей

650–700

Очистка гречихи от коротких и длинных примесей

650–750

Разделение продуктов шелушения овса

500–600

Отбор ломаных зерен из обработанного риса

700–750

Контроль отходов машин:

куколеотборочных

овсюгоотборочных


300

200

Для проверочных расчетов производительность цилиндрического триера можно определить, используя формулу

, (2.35)

где – коэффициент использования ячеистой поверхности;

– диаметр цилиндра, м;

– частота вращения цилиндра, об/мин;

– число ячеек на 1 м2 ячеистой поверхности;

– средняя масса зерна, выбираемого одной ячейкой, кг;

– длина цилиндра, м;

– подача мелкой фракции, кг/ч.

Для определения диаметра цилиндра в зависимости от производительности пользуются соотношениями:


Диаметр цилиндра, мм

400

500

600

800

Производительность, т/ч

до 1,2

1–2,5

2,5–3,5

3,5–5,0

Кинематический режим цилиндрического триера характеризуется показателем , откуда частота вращения и окружная скорость цилиндра :

, , (2.36)

где – радиус цилиндра, м.

По кинетическому режиму цилиндрические триеры подразделяют на тихоходные и быстроходные: для тихоходных = 0,20,3, для быстроходных = 0,50,6. Предельное значение составляет 0,67. Отсюда предельная частота вращения цилиндра определяется в соответствии с уравнениями (2.32) и (2.33).

Потребляемую для работы триера мощность (кВт) определяют в зависимости от его производительности. Для ориентировочных расчетов можно пользоваться формулой

.

На практике используются также триерные блоки, предназначенные для выделения из зерновой смеси длинных (овсюг, соломка) и коротких (куколь, гречишка, дробленые зерна и т.п.) примесей.

^ Дисковый триер. На заводах в основном применяют дисковые триеры, обеспечивающие более высокую производительность и эффективность очистки зерна от примесей, чем цилиндрические триеры. Рабочими органами дисковых триеров являются диски с ячейками на боковых кольцевых поверхностях.



Наиболее распространены две формы ячеек (рисунок 2.9а, б):
с плоским дном – для овальных зерен, полукруглым дном – для шаровидных зерен. Ячейки на дисках располагают по концентрическим
окружностям. Расположение ячеек разной формы и их размеры приведены в [2]. Триер ЗТК (см. рисунок 2.9а) является куколеотборочной машиной, а триер ЗТО – овсюгоотборочной (см. рисунок 2.96). На одном и том же валу триера можно последовательно устанавливать диски для отделения как коротких, так и длинных частиц.

Во время работы дискового триера (рисунок 2.9в) зерно непрерывным потоком подается в приемное устройство 1 и заполняет пространство между дисками – зона I; при вращении они захватывают зерно. Длинные частицы, выпадая из ячеек в зоне II, возвращаются
в общую массу в зоне I, а короткие частицы выпадают в зоне III и по щитку удаляются из триера. Изогнутые спицы 2 перебрасывают зерна от одного диска к другому вдоль всего корпуса машины к выходному каналу.

Ниже щитка 3 установлен шнек 4, который транспортирует примеси из рабочей зоны в контрольное отделение. При помощи щитков 3, расположенных между дисками, можно направить примеси в шнек или отводную самотечную трубу.



Установка дискового триера приведена на рисунке 2.10. Внутреннее пространство триера разделено накопительным отделением 6 на рабочее и контрольное отделения. Зерновую смесь из рабочего отделения в контрольное подают ковшовым колесом 7 и перепускным лотком 8. В верхней части кожуха расположены приемный патрубок 14 с за-слонкой для регулирования количества поступающего зерна в триер

и патрубок 13 для аспирации. В нижней части кожуха смонтировано

подвижное днище с отверстиями для удаления осевших на дно минеральных примесей и остатков зерна. Для сбора отходов предусмотрен патрубок 9. Основной рабочий орган триера – диски 5, которые на боковых поверхностях имеют карманообразные ячейки. На спицах дисков закреплены планки, предназначенные для перемешивания зерновой смеси и транспортирования ее вдоль триера. Диски 5 расположены так, что планка образует винтовую линию вдоль оси вала.

Зерно для очистки поступает в триер через приемный патрубок 14 и заполняет внутреннее пространство между дисками. При вращении дисков пшеница заполняет карманообразные ячейки и под действием центробежной силы и силы тяжести отбрасывается в выходной патрубок 10 и затем выводится из триера. Длинные примеси не захватываются ячейками. Гонками на дисках они транспортируются вдоль триера к стенке перегружателя, накапливаются в конце рабочего отделения и через отверстие в боковой стенке попадают в накопительное отделение 6, откуда ковшовым колесом 7 подаются в контрольное отделение. Здесь отделяются зерна пшеницы, попавшие вместе с длинными примесями. Примеси выпускают из триера через разгрузочный патрубок 11 в боковой стенке кожуха 12. Уровень зерна в контрольном отделении регулируют заслонкой, установленной на разгрузочном патрубке 11, которая позволяет регулировать попадание зерна в отходы, доводя его до нормируемой величины.

По сравнению с цилиндрическими триерами дисковый триер отличается более высокими удельными показателями и эффективностью очитки, что позволяет улучшить подготовку зерна к помолу и повысить качество готовой продукции.

^ К основным параметрам дискового триера относят производительность, диаметр дисков и их число, кинематический режим, конструктивное исполнение приемно-впускных и транспортирующих элементов и потребляемую мощность для привода триера.

Производительность дискового триера (кг/ч) определяют по формуле

, (2.37)

где – радиусы диска по внешним и внутренним ячейкам, м;

– удельная нагрузка, кг/(ч м2), (таблица 2.2);

– число дисков.
Таблица 2.2 – Значение удельной нагрузки, принимаемое при очистке различных культур

Операция

, кг/(ч м2)

Очистка от примесей:

коротких (куколя и др.)

длинных (овсюга и др.)


800–900

650–700

Разделение продуктов шелушения овса

450–550

Для проверочных расчетов производительность дискового триера можно определить по формуле

, (2.38)

где – число дисков;

– частота вращения дисков, об/мин;

– средняя масса зерна, выбираемого одной ячейкой, кг;

– число ячеек на одной стороне диска;

– коэффициент использования ячеистой поверхности;

– подача мелкой фракции, кг/ч.

При очистке от коротких примесей = 0,030,035, при очистке от длинных примесей = 0,160,18.

Число ячеек на одной стороне диска определяют по формуле

, (2.39)

где , – наружный и внутренний диаметры диска, мм;

– размер ячейки, мм;

– ширина перемычки между ячейками, мм.

Наружный диаметр дисков выбирают по конструктивным соображениям обычно 380, 460 и 630 мм. Внутренний диаметр определяют из отношения = 1,65. При заданной производительности число дисков определяется по формуле при известных значениях и . На одном валу обычно устанавливают от 12 до 30 дисков.

Кинематический режим дискового триера (таблица 2.3) определяется показателем:

, (2.40)

где – радиус диска по внешним ячейкам.
Таблица 2.3 – Оптимальные значения показателя кинематического

режима и частоты вращения дискового триера

Культура, вид очистки





Пшеница, от коротких примесей

Пшеница, от длинных примесей

Ячмень, от коротких примесей

Гречиха, от длинных примесей

Просо, от длинных примесей

Рис, от коротких примесей

Разделение продуктов шелушения овса

0,86–0,92

1,2–1,4

1,3–1,7

0,31–0,41

1,2–1,4

051–0,61

0,41–0,51

50–52

60–62

62–70

30–35

60–62

40–45

35–40

Обычно частоту вращения дискового ротора принимают не более 55 об/мин, таким образом,

. (2.41)

Для эффективной работы дискового триера необходимо согласование времени технологического воздействия на сепарируемую смесь
с временем транспортирования ее по длине ротора.

Скорость продольного перемещения зерна в триере определяется круговым и продольным шагом гонков, закрепленных на спицах,
и их углом атаки. В серийных дисковых триерах круговой шаг , продольный , т.е. равен расстоянию между дисками. Гонки на дисках крепят к спицам через 120°.

Мощность привода (кВт) для дисковых триеров ориентировочно определяют по формуле

, (2.42)

для высоконагруженных триеров:

. (2.43)

Четкость сепарирования в триерах во многом зависит от правильной установки и ориентации приемных лотков для вывода коротких фракций. Их устанавливают в зоне горизонтальной оси диска под углом 35–40°, не выступая за радиус внутреннего ряда ячеек. Удлиняя лотки до 200 мм без изменения ширины и наклона, можно увеличить производительность дисковых триеров на 15–20 %.

^

2.3 Разделение зерновой смеси по аэродинамическим

свойствам частиц



Для очистки зерна от легких примесей продувают струю воздуха сквозь поток зерна (рисунок 2.11). Легкие частицы захватываются струей воздуха и выносятся из зерновой массы.

При определенной скорости потока воздуха происходит выделение легких частиц из потока зерна. Материальная частица, находящаяся в воздушной струе, поднимающейся в вертикальной трубе, испытывает действие двух сил: силы тяжести и силы сопротивления воздуха . Если сила тяжести больше силы сопротивления воздуха, то частица падает вниз навстречу струе воздуха, и, наоборот, если сила сопротивления больше силы тяжести, частица поднимается струей воздуха вверх. При равенстве этих сил частица витает в воздухе, не падая и не поднимаясь. Скорость воздуха, при которой частица находится в подобном состоянии, называется скоростью витания. Скорость витания частиц различных злаков и примесей различна и зависит от аэродинамических свойств этих частиц – их формы, веса, состояния поверхности и т.д. Скорость витания легких примесей значительно меньше скорости витания полновесных частиц зерна. Поэтому, продувая поток зерна струей воздуха со скоростью, меньшей скорости витания частиц зерна, можно очистить зерно от легких примесей.



Сопротивление воздуха (Н) движению материальных частиц может быть определено по формуле

, (2.44)

где – коэффициент сопротивления, зависящий от аэродинамических свойств частицы;

– плотность воздуха, кг/м3;

– площадь сечения частицы в плоскости, перпендикулярной направлению движения частицы в воздушной струе, м2;

– скорость частицы в воздушном потоке, м/сек.

Если скорость движения частицы равна нулю, то скорость воздуха равна скорости витания и (2.44) примет вид:

. (2.45)

Из уравнения (2.45) скорость витания

. (2.46)

Направление перемещения частиц в воздушном потоке обусловливается соотношением сил и : в том случае, когда , частица перемещается вниз, когда – частица уносится воздушным потоком, если – частица находится во взвешенном состоянии.

^ Воздушные сепараторы. Воздушные сепараторы (аспираторы) применяют для отделения воздушным потоком примесей, отличающихся от зерна основной культуры аэродинамическими свойствами.

^ Основные параметры пневмосепараторов, обеспечивающие эффективность очистки зерна  это удельная зерновая нагрузка, размеры пневмосепарирующего канала, скорость воздушного потока, равномерность распределения зерновой смеси по каналу.

Основной показатель аэродинамических свойств компонентов разделяемой смеси – скорость витания (таблица 2.4).

Таблица 2.4 – Скорость витания основных культур и примесей

Культура,

примеси

, м/с

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Ячмень

Пшеница

Рожь

Овес

Куколь

Овсюг

Пырей

Легкие примеси

Мякина





































Эффективность очистки зерна воздушным потоком зависит от начальной скорости поступления зерна в пневмосепарирующий канал и средней скорости воздушного потока. Оптимальная начальная скорость воздушного потока составляет 0,2–0,4 м/с. С повышением средней скорости воздушного потока эффективность очистки увеличи-

вается, после чего зерно переходит в «кипящее» состояние, при котором возрастает унос нормального зерна в отходы.

Конструкция воздушного сепаратора представлена на рисунке 2.12. В корпусе сепаратора находятся центробежный вентилятор 6, канал 3 с рассекателем 2, приемный патрубок 1, рабочая камера 13, пневмосепарирующий канал 4 и осадочная камера 5 со шнеком 9 для вывода относов. Вентилятор и шнек приводятся в движение от общего электродвигателя через клиноременную передачу. В нижней части канала 3 для зерна установлен грузовой клапан 14.



В рабочей камере расположены три отражательные планки 11
и гребенки. Выпускной патрубок 10 для предотвращения подсоса воздуха снабжен клапаном. В верхней части осадочной камеры установлен дроссель 7, представляющий собой трубу, которая проходит по всей ширине осадочной камеры и имеет трапецеидальный вырез на боковинах. Внутри трубы установлена ось, на которой закреплен сектор из листовой стали. Один конец оси выведен за пределы камеры
и на него насажена рукоятка для перемещения сектора. Она позволяет изменять величину щели и тем самым количество воздуха, циркулирующего в сепараторе. К боковой стенке сепаратора присоединяют вентилятор.

В корпусе воздушного сепаратора воздушный поток вентилятором нагнетается в рабочую камеру ^ 13. Гребенки позволяют равномерно распределить воздушный поток по длине камеры. Зерно, преодолевая сопротивление грузового клапана 14, падает вниз с одной отражательной планки 11 на другую, при этом подвергаясь действию воздушного потока. Захваченные легкие примеси осаждаются в камере 5 и выводятся шнеком. Очищенное зерно удаляют через патрубок 12.

^ Воздушно-ситовые сепараторы. Наиболее распространенной зерноочистительной машиной является воздушно-ситовый сепаратор (рисунок 2.13). Основными рабочими органами сепаратора являются плоские колеблющиеся сита. Сита выделяют примеси, отличающиеся от основной массы зерна своими размерами по ширине и толщине.



Работа сепаратора происходит следующим образом. На станине 1 с помощью упругих стальных пластин 3 подвешен ситовый корпус 2. От эксцентрикового вала 19 через шатун 20 ситовый корпус приводится в возвратно-поступательное движение. В верхней части корпуса расположена приемная коробка 11 со шнеком 12, распределяющим зерно по ширине сита. Под шнеком установлены задвижки 13, регулирующие поступление зерна на сита. Осадочные камеры 6 предназначены для улавливания легких примесей из воздуха, подаваемого вентиляторами 9 (по одному с каждой стороны).

Скорость воздушного потока в каналах 5, 10 и в осадочных камерах 6 регулируют клапанами 7 и шиберами 8, устанавливаемыми в различных положениях. В нижней части осадочных камер шарнирно подвешены клапаны 4, которые под действием разрежения, создаваемого вентиляторами, плотно прижимаются к стенкам осадочных камер. По мере накопления легких примесей на дне камер 6 под их тяжестью клапаны 4 открываются и пропускают примеси в наклонные лотки 16. Сита очищаются щеточным механизмом 18. Очистка зерна проводится следующим образом. Зерно, поступающее в приемную коробку 11, равномерно распределяется по ширине сепаратора шнеком 12 и за-

движками 13 и тонким потоком течет вниз по каналу 10, где проветривается струей воздуха. Попадая на сита 14 и 15, оно освобождается от грубых примесей, а на сите 17 отделяются мелкие примеси. Очищенное зерно сходом идет с сита 17 в канал 5, где проветривается еще раз.

При первичной очистке зерна отделяются в основном грубые примеси, поэтому производительность сепаратора в 3–4 раза выше, чем при более тщательной вторичной очистке зерна.

Производительность сепараторов зависит от качества очистки зерна. При первичной очистке зерна, производимой сразу после приемки от заготовительных организаций, отделяют наиболее грубые примеси. Вторичная очистка зерна производится перед переработкой его на солод и предназначена для более полного выделения примесей. Поэтому при вторичной очистке зерно в сепаратор подают в меньшем количестве, чем при первичной, примерно в 3–4 раза.
^ 2.3.1 Факторы, влияющие на эффективность очистки зерна воздушным потоком
Основные параметры пневмосепаратора, обеспечивающие эффективность очистки зерна и четкость сепарирования  это удельная зерновая нагрузка, размеры пневмосепарирующего канала, скорость воздушного потока, равномерность распределения зерновой смеси по каналу и потери давления в пневмосепараторе [1, 9].

На современных мукомольных заводах суммарная эффективность очистки зерна в подготовительном отделении должна быть не менее
90 %. Определяющее влияние на эффективность пневмосепарирования в установках с вертикальным каналом оказывает удельная нагрузка на канал (кг/(ч.см)), скорость воздушного потока (м/с) и ширина канала В (мм). При реальных режимах сепарирования эти факторы связаны с эффективностью следующим соотношением:

. (2.47)

Удельная зерновая нагрузка для разных машин в зависимости от назначения, вида обрабатываемой культуры и конструкции канала колеблется в широких пределах. Однако для эффективного ведения процесса удельная нагрузка не должна превышать 200–220 кг/(ч.см), даже при максимальной ширине канала (до 200 мм). Для достижения высокой эффективности пневмосепарирования не следует принимать удельные нагрузки выше 150–160 кг/(ч.см).

Зерновая смесь II подается через приемно-распределительное устройство 1 в пневмо-сепарирующий канал 2 (рисунок 2.14), где попадает в проходящий воздушный поток III. Основная масса зерна идет

встречным потоком в низ канала. Легкие примеси I захватываются воздушным потоком и транспортируются в осадочную камеру 3. Скоростной режим работы в канале регулируется при помощи дроссельного клапана 4. В осадочной камере воздушный поток теряет скорость
и легкие примеси выпадают в нижнюю часть камеры, откуда при помощи шнека выводятся из сепаратора.



Пневмосепарирующий канал характеризуется шириной , высотой от места поступления зерна в канал до поворота в осадочное устройство, высотой от места поступления воздуха в канал до места поступления в него зерна под углом ввода сепарируемой смеси
в канал. Длину пневмосепарирующего канала выбирают по оптимальной удельной зерновой нагрузке и заданной производительности:

. (2.48)

С увеличением ширины канала эффективность очистки возрастает, достигая максимальной величины. При дальнейшем увеличении ширины канала она снижается, так как приходится уменьшать скорость воздуха, обеспечивающую регламентированную четкость сепарирования. Такая закономерность объясняется временем воздействия воздушного потока на компоненты зерновой смеси. Оно увеличивается с уд-

линением пути частиц в большем по ширине канале. В широких каналах зерновой поток лучше разрыхляется и большинство легких примесей успевает перейти в верхний слой.

Оптимальную ширину определяют в зависимости от удельной зерновой нагрузки на канал (рисунок 2.15) в зоне наиболее высокой эффективности.

Высота верхней части канала оказывает существенное влияние на эффективность очистки, главным образом она связана с четкостью сепарирования. Малые значения не позволяют поддерживать достаточно высокую скорость воздушного потока в связи с заносом полноценного зерна в осадочную камеру.



Конструкция нижней части канала и высота влияют на выравненность потока, следовательно, и на эффективность. При любом способе подвода воздуха в канал (через отвод с одной стороны или
с двух сторон) наличие прямого участка перед зоной сепарирования способствует выравниванию поля скоростей по ширине канала, причем с увеличением высоты канала выравненность поля скоростей увеличи-

вается.

Для каналов шириной 100–200 мм высота их нижней части, существенно выравнивающая поле скоростей, составляет 130–180 мм.
В общем случае соотношение между шириной канала В и высотой равно .

Скорость воздушного потока. Эффективность очистки зерна воздушным потоком зависит от начальной скорости поступления

зерна в пневмосепарирующий канал и средней скорости воздушного потока. Оптимальная начальная скорость = 0,20,4 м/с. С повышением средней скорости воздушного потока эффективность очистки увеличивается до известного предела (таблица 2.5), после чего зерно переходит в «кипящее» состояние, при котором резко возрастает унос нормального зерна в отходы.

Таблица 2.5 – Эффективность очистки и четкость сепарирования

пшеницы

Средняя скорость воздушного потока, м/с

Эффективность очистки, %

Содержание нормального зерна в отходах, %

Средняя скорость воздушного потока, м/с

Эффективность очистки, %

Содержание нормального зерна в отходах, %

4,4

4,7

4,9

25,3

37,0

44,8

0,54

1,25

1,65

5,2

5,7

6,1

52,7

68,2

88,0

5,3

22,0

26,0

Предельная скорость воздушного потока зависит от начальной скорости частиц сепарируемого продукта, удельной зерновой нагрузки, ширины канала и равномерности воздушного потока. При = 0,3 м/с и нагрузках, превышающих 200 кг/(ч.см), предельная скорость 6,5 м/с, при нагрузках 50–200 кг/(ч.см) 8,5 м/с.

Потери давления в пневмосепараторе определяются сопротивлением (Па):

, (2.49)

где – коэффициент сопротивления машины, Н с2 3 ;

– расход воздуха, м3.

Коэффициент сопротивления зависит от конструкции пневмосепаратора и равен 0,02–0,15; потери полного давления составляют от 300 до 800 Па.

^

2.4 Разделение зерновой смеси по ферромагнитным свойствам



В сырье, используемом для производства, могут быть разнообразные по размерам и форме металломагнитные примеси (частицы стали, чугуна, шлака, железной руды, окалины, гвозди и т.п.), случайно попавшие в результате изнашивания рабочих органов машин, хранения, транспортирования, погрузки, разгрузки сырья. Все это не только

отрицательно сказывается на ускоренном изнашивании деталей, но
и часто приводит к поломкам машин, а также может вызвать взрыв
и пожар. Поэтому перед зерноочистительными, просеивающими,

дробильными и измельчающими машинами обязательно устанавливают оборудование для очистки компонентов и продукции от металломагнитных примесей [2]. Весьма эффективный способ такой очистки – магнитное сепарирование. На производствах применяют сепараторы
с постоянными магнитами и электромагнитами, с ручной или механической очисткой магнитов.

Для осуществления магнитной сепарации зерно, содержащее металлические примеси, пропускают тонкой струей вблизи магнитов. Ферромагнитные примеси, попавшие в магнитное поле, притягиваются к полюсам магнита, а зерно протекает далее.

В сепараторах с постоянными магнитами используют гравитационный тип транспортирования компонентов продукции, а в электромагнитных – как гравитационный, так и принудительный. Электромагнитные сепараторы выпускают с вращающейся и неподвижной магнитными системами; по конструктивному исполнению они бывают барабанные, ленточные и вибролотковые.

^ Сепараторы с постоянными магнитами. Постоянные магниты для магнитных сепараторов изготовляют из металлов или их сплавов, обладающих высокими магнитными свойствами – магнитной проницаемостью, магнитной индукцией, коэрцитивной силой. Магнитные стали содержат один или несколько легирующих компонентов: хром, вольфрам, кобальт, молибден. Кроме того, постоянные магниты изготовляют из безуглеродистых сплавов на основе железа (так, например, сплав альнико содержит 12 % Аl, 20 % Ni, 5 % Со, 63 % Fе; сплав магнико – 14 % Ni, 24 % Со, 8 % Аl, 3 % Сu и 51 % Fе). Подобные сплавы обладают высокой остаточной индукцией и коэрцитивной силой, но имеют и существенные недостатки – хрупкость и плохую обрабатываемость резанием. Широко применяются постоянные магниты из специальных твердых сплавов типа магнико, которые имеют преимущества по сравнению с магнитами, изготовленными из хромистой и углеродистой стали. Магниты типа магнико имеют высокую стабильность, низкую чувствительность к механическим ударам и сотрясениям, их подъемная сила в 2–3 раза больше, чем у магнитных подков из углеродистой стали.

Плотность магнитного потока, т.е. число линий, выходящих из
1 см2 поверхности полюса, измеряют в теслах (Тл). Плотность магнитного потока в замкнутой магнитной цепи (при стальных постоянных магнитах) обычно достигает 1,0–1,1 Тл.

Силу притяжения магнита (Н) определяют по уравнению

, (2.50)

где – магнитная индукция, Тл;

– площадь сечения магнита, м2.

Эффективность извлечения примесей зависит от двух основных элементов процесса: притяжения металломагнитных частиц к магнитному экрану и удержания их в магнитном поле. Для извлечения металломагнитных частиц необходимо, чтобы сила притяжения магнита, действующая на них, была не менее равнодействующей всех механических сил, испытываемых частицами.

Производительность магнитного сепаратора:

, (2.51)

где – толщина слоя продукта, м;

– объемная масса, кг/м3;

– скорость транспортирования продукта, м/с;

– ширина рабочей зоны магнитного экрана, м.

В магнитных сепараторах, чтобы использовать оба полюса, применяются дугообразные магниты. Простой магнитный аппарат (рисунок 2.16) состоит из подковообразных постоянных магнитов 1, вставленных в корпус 2 и закрепленных на нем стержнем 3. Полюсы магнита устанавливаются под углом 45° к горизонту. Заслонка 4 служит для регулирования количества проходящего зерна.



Более сложную многополочную конструкцию имеет магнитный сепаратор с плоскими магнитами. Сепаратор включает в себя деревянную или алюминиевую станину 1 и блок магнитов 3 (рисунок 2.17). Блоки осями 2 при помощи ручек 4 можно поворачивать на 90°, что позволяет очищать магниты.

Питающее устройство колонки состоит из подвижной наклонной доски 5 и винта-регулятора 6. Внизу станины сделано выпускное отверстие 8. Для наблюдения за работой предусмотрен смотровой люк 7. Толщина слоя компонента регулируется положением наклонной доски 5 и винта-регулятора 6.



Магнитная колонка (рисунок 2.18) имеет блок магнитов, установленных в ряд под столешницей. Колонка имеет распределительную коробку 1 с регулирующим клапаном 2. В станине со смотровым окном установлены блоки магнитов 3. Металломагнитные примеси попадают в коробку, а очищенные компоненты выпускают через нижний патрубок.

Магнитный сепаратор (рисунок 2.19) с дисковыми магнитами предназначен для выделения металломагнитных примесей из зерна. В частности, его устанавливают после бункеров для неочищенного зерна и непосредственно перед первым подъемом пневмотранспортом.

Корпус 1 магнитного сепаратора представляет собой сварной короб с отверстиями для приемки и выпуска продукта. В передней стенке корпуса расположен люк, через который по направляющим 2 вставляют основной рабочий орган сепаратора – блок магнитов 3. Он выполнен в виде сварного кронштейна, в котором горизонтально установлены два цилиндрических магнита. К кронштейну крепится заслонка 4, перекрывающая отверстие люка корпуса.

Магнитный сепаратор с кольцевыми магнитами имеет корпус 8, который представляет собой сварной полый вертикальный цилиндр (рисунок 2.20). В верхней его части расположен приемный патрубок 3.

Внутри корпуса сделаны козырьки 10, направляющие поток продукта на блок магнитов 11. Козырьки расположены по окружности корпуса рядами в шахматном порядке. На боковой стороне находится люк для очистки блока магнитов от задержанных примесей. Дверка 5 с одной стороны связана с корпусом шарнирной петлей 4, а с другой – двумя замками 2, герметично закрывающими ее во время работы. Плотность закрывания дверки регулируют выдвижным захватом 1. В нижней части двери смонтирована подставка 13 для установки блока магнитов, фиксируемых затягиванием ручки 7.





Блок магнитов – основной рабочий орган сепаратора. Он состоит из кольцевых постоянных магнитов, собранных в два комплекта, между которыми находятся два диамагнитных диска, закрытых обечай-
кой. Для равномерного распределения продукта в верхней части блока

установлен конус. Для удобства очистки магнитов предусмотрены шариковые опоры 12. Продукт по конусу 9 поступает в кольцевой канал сепаратора, где при помощи козырьков направляется на блок магнитов. Металломагнитные примеси притягиваются к магнитам, а очищенный продукт выводится через выпускной патрубок 6.



Металлические частицы удаляют с магнита механически или вручную. Магнитный аппарат с ручной очисткой требует систематического наблюдения и своевременного удаления металлических примесей. Если полюсы магнитов замыкаются большим количеством металлических частичек, то работа аппарата прекращается.

Основной недостаток сепараторов с постоянными магнитами – их ограниченная сила притяжения, ослабевающая с течением времени.

^ Электромагнитные сепараторы. Плотность магнитного потока электромагнитов зависит только от силы тока, питающего катушки. Поэтому электромагниты могут обладать мощным магнитным полем.

Электромагнитный барабанный сепаратор (рисунок 2.21) состоит из ряда неподвижных сердечников, намагничиваемых током, протекающим в катушках. Вокруг электромагнита 1 вращается барабан 2 из немагнитного материала (алюминия, латуни). Из воронки 3 на вращающийся барабан течет зерно, стальные частицы притягиваются к поверхности барабана и удерживаются на ней, пока не выйдут из магнитного поля. Барабанный электромагнитный сепаратор обладает большой пропускной способностью и надежностью действия. Очистка поверхности барабана производится непрерывно и автоматически.



Электромагнитный сепаратор имеет приемный патрубок 1 (рисунок 2.22) с задвижкой 16 и предназначен для подачи зерна. При его отсутствии клапан, к оси которого жестко закреплен противовес 2, отключает электромагнит через исполнительный механизм 15. Для удобства обслуживания сепаратор оснащен съемной крышкой 5.

Зерно поступает в сепаратор через приемный бункер 3 на поверхность барабана. Барабан сепаратора защищен экраном 14. Электромагнитный барабан 4, являющийся основным рабочим органом

сепаратора, состоит из вращающейся обечайки и неподвижной электромагнитной системы (обечайка выполнена из немагнитного материала латуни). Электромагнитная система включает в себя сердечник 7, выполненный в виде оси, четыре катушки, сидящие на сердечнике, два боковых и три промежуточных полюса. В нерабочей зоне барабана смонтирован экран, позволяющий уменьшать длину магнитного поля. Для предотвращения разбрасывания зерна при его движении по обечайке в рабочей зоне барабана сделан фартук 6. Для удаления прилипшего снизу барабана зерна на границе магнитного поля установлена щетка 8 с механизмом для регулирования величины прижатия к барабану и клапан 12. Для удаления металломагнитных примесей с поверхности барабана в нерабочей зоне смонтирован скребок 13 – пластина из резины, прикрепленная болтами к металлической планке. Металломагнитные примеси осаждаются в бункере 11, к которому можно присоединить самотечную трубу.

В выпускном патрубке 10 установлен датчик уровня 9, связанный с исполнительным механизмом 15 задвижки. Сепаратор приводится в движение от электродвигателя через червячный редуктор. Для изменения скорости вращения барабана используют сменные звездочки.

Недостатком электромагнитов является надобность постоянного тока для питания катушек – при наличии на предприятиях переменного тока возникает необходимость установки небольшого генератора постоянного тока.

Производительность электромагнитного сепаратора (т/ч)

, (2.52)

где – насыпная плотность зерна, кг/м3;

– ширина потока зерна на барабане, м;

– толщина потока (не должна превышать двойной толщины очищаемого зерна), м;

– скорость вращения барабана, м/с;

– число потоков на барабане;

– число барабанов в машине.
^ 2.5 Контрольные вопросы


  1. Назовите потоки движения зерна в схеме хранения, очистки и сортировки.

  2. Какие примеси содержатся в зерне?

  3. Машинно-аппаратурная схема очистки и сортировки зерна.

  4. Назовите основные способы очистки зерна от сорных примесей.

  5. Какие виды оборудования применяются для очистки зерна, идущего на солод?

  6. Зерноочистительные и сортирующие машины, их устройство и принцип действия.

  7. Каково устройство воздушно-ситового сепаратора?

  8. Каков принцип действия электромагнитного сепаратора и его преимущества по сравнению с сепаратором с постоянными магнитами?

  9. Для чего используются триеры на предприятиях зерноочистки? Опишите принцип их работы.

^

3 МАШИНЫ И АППАРАТЫ ПРОИЗВОДСТВА

ЯЧМЕННОГО СОЛОДА



В разных отраслях бродильной промышленности производство солода имеет специфический характер в соответствии с предъявляемыми к солоду требованиями.

^ В спиртовой промышленности солод применяют для ферментативного гидролиза крахмалсодержащего сырья. Для получения солода, богатого ферментами, зерно проращивают продолжительное время – десять и более суток. Сырой измельченный солод в виде солодового молока применяется для осахаривания заторной массы.

^ В пивоваренной промышленности солод – не только ферментный препарат, но и основной полуфабрикат для производства пива. Пивоваренный солод проращивают 6–8 суток, а затем его подвергают сушке, во время которой ему сообщаются определенные вкусовые качества и стойкость, необходимые для длительного хранения.

Аппаратурно-технологическая схема производства сухого ячменного солода изображена на рисунке 3.1.



Очищенный и отсортированный ячмень I и II сортов подается из зернохранилища пневматическим или механическим транспортом
через разгрузитель 1 в приемный бункер 2. Далее норией 3 ячмень через весы 4 подается в моечный чан 5, где отмывается от загрязнений
и при необходимости обрабатывается дезинфицирующими средствами.

Легкие зерна (сплав) всплывают и вместе с моечной водой попадают
в чан 9. Спустя сутки отмытое зерно из чана 5 вместе с водой перекачивается насосом 8 в замочный аппарат 6 и в последующие аппараты, если они имеются. С помощью насоса 10 дезинфицирующий раствор из бака 7 подается по необходимости в чан 5. По окончании замачивания ячмень с водой насосом 8 перекачивается в солодорастильные аппараты: пневматические ящики 11 или солодорастильные барабаны 12. Свежепроросший солод из этих барабанов пневматической или механической транспортной установкой подается в разгрузитель 13, отку-
да – в сушилку 14.

Пневматическая установка состоит из сопла, трубопровода разгрузителя со шлюзовым затвором, а механическая установка включает в себя механическую лопату или шнековый разгрузитель, инерционный транспортер, норию и шнек.

Горячий солод из сушилки 14 направляется в бункер 15, откуда пневматическим или механическим транспортом – в разгрузитель 16, из него самотеком – в шнек 17 и через приемный бункер 18 – в росткоотбойную машину 19. Отделенные ростки собираются в бункере 20, затем их взвешивают на весах 22. Солод перемещается в бункер 21, далее через весы 23 – в зернохранилище. При необходимости часть свежепроросшего солода, минуя сушилку, шнеком 17 подается через приемный бункер 24 в обжарочный аппарат 25. Готовый темный солод накапливается в бункере 26, откуда пневматическим или механическим транспортом направляется в зернохранилище.

^

3.1 Оборудование для замачивания зерна



Основная цель замачивания зерна состоит в увеличении его влагосодержания до 43–47 % к общей массе. Кроме того, при рациональном ведении замачивания в чане осуществляются следующие операции:

1) мокрая очистка (мойка) зерна;

2) обработка зерна антисептиками;

3) активизация жизнедеятельности зерна.

При этом удаляются оставшиеся после очистки и сортирования легкие зерновые и незерновые примеси. Зерно при замачивании дезинфицируют и доводят до влажности, оптимальной для солодоращения.

Для осуществления указанных операций чан должен быть оборудован водяной и воздушной коммуникациями для подачи свежей воды и сжатого воздуха, устройствами для аэрации, перемешивания
и перекачивания зерна.

Если влажность зерна не более 14 %, то вся вода в нем находится в связанном состоянии и ее достаточно только для поддержания жизнеспособности зерна. При влажности, превышающей 15 %, в зерне появляется свободная вода, в которой начинают растворяться питательные вещества и перемещаться к зародышу. Таким образом, с появлением свободной воды ускоряются биохимические процессы, связанные с жизнедеятельностью зародыша, усиливается дыхание зерна, активируется деятельность ферментов.

При замачивании в воду переходят сахара, пентозаны, азотистые и минеральные вещества, всего теряется около 1 % сухих веществ зерна. Кроме того, со сплавом уносится от 1 % до 2 % сухих веществ зерна.

^ С увеличением содержания воды сильно возрастает энергия дыхания зерна. Например, при аэробном дыхании, когда реакция протекает при избытке кислорода, в процессе замачивания 1 кг зерна за 1 ч поглощает 63 мг кислорода. При таком дыхании имеющегося в воде кислорода достаточно только на 15 мин, поэтому для поддержания нормального дыхания в замочную воду подают сжатый воздух.

Если же кислорода в воде недостаточно, то может наступить анаэробное дыхание, при котором происходит более быстрое разрушение запасных веществ зерна с образованием этилового спирта и диоксида углерода. Даже в очень малых количествах спирт тормозит развитие зародыша зерна, а при концентрации спирта 0,8 % рост зародыша подавляется.

^ На скорость замачивания сильно влияет температура воды: чем она выше, тем быстрее проникает вода в зерно. Например, при температуре воды 15 °С продолжительность замачивания зерна на 1/3 короче, чем при 10 °С. Поэтому оптимальной температурой замачивания принято считать 10–12 °С, так как при более низкой температуре сильно тормозится развитие зародыша, а при более высокой – интенсивно развиваются микроорганизмы.

В процессе замачивания в зерне происходит глубокая перестройка всего ферментативного комплекса, активирование ферментов, особенно амилолитических и протеолитических. Изменяется также состояние белковых веществ, в зерне уменьшается содержание нерастворимых соединений, а растворимых – увеличивается. Замачивание зерна можно считать первой стадией его проращивания.

^ Моечный аппарат для зерна (рисунок 3.2) состоит из цилиндрического корпуса 4, вертикального привода со шнеком 3, сливной коробки 2 и выпускного устройства 1. Перемешивание зерна в целях его мойки и насыщения кислородом осуществляется с помощью моечного устройства 5.




Мойка зерна в этом чане достигается посредством интенсивной перекачки его
с водой пропеллером, быстро вращающимся в широкой центральной трубе.

Пропеллер при нормальном заполнении аппарата зерном находится выше уровня зерна в водяном слое. Поэтому при пуске ротора вначале перекачивается только вода, которая затем увлекает за собой
и зерно.

Вследствие ускоренного движения воды относительно зерна и трения частиц зерна между собой мойка происходит весьма энергично.

Аппарат предварительного замачи-вания предназначается только для мойки и

поэтому он устанавливается совместно с замочными чанами.

^ Замочный чан (рисунок 3.3) представляет собой стальной цилиндрический сосуд с коническим днищем.



В центре чана установлена вертикальная труба 1 для перекачивания зерна. Снизу в расширенный конец трубы трубка 2 подводит сжатый воздух под давлением до 0,3 МПа. На верхнем конце трубы укреплено сегнерово колесо 3. На поверхности конического днища расположены кольцевые барботерные трубки 4. Сжатый воздух подводят к ним по трубкам 5. В нижней части конического днища находится стальная решетка 6 для задержки зерна при спуске в трубу 7.

Чан наполняют водой снизу через решетку 6. Грязную воду со всплывшими легковесными зернами удаляют через вырез 8 в верхней

кромке чана. Сплавное зерно улавливают в общей для всех чанов ловушке с решетчатым днищем или в небольших сливных коробках
с сетчатыми корзинами при каждом чане. Замоченное зерно спускают из чана через отверстие 9, закрываемое конусом 10.

^ Мойка зерна в чане происходит следующим образом. В чан, наполовину заполненный водой, насыпают зерно, затем снизу через решетку 6 подают свежую воду. Загрязненную воду удаляют через вырез в верхней части чана. Одновременно с пропусканием воды через барботерные трубки 4 поступает сжатый воздух для перемешивания зерна. Для перекачивания зерна снизу вверх подают сжатый воздух по трубке 2 в центральную трубу 1. В этой трубе образуется смесь воды, зерна и пузырьков воздуха. Эта смесь, имея меньшую плотность, чем смесь воды и зерна, окружающая трубу, вытесняется вверх. Сегнерово колесо, вращаясь равномерно, распределяет перекачиваемое зерно по периферии чана. Углекислоту, накапливающуюся во время воздушного замачивания зерна в нижней части чана, спускают по трубе 7 или отсасывают вентилятором.

В таком аппарате перед замачиванием можно проводить и мойку зерна. При любом способе замачивания зерно должно быть предварительно промыто. Для этого чистый замочный аппарат на 1/3 объема заполняют водой и тонкой струей засыпают туда зерно, доливая аппарат водой с таким расчетом, чтобы уровень ее был выше зерна. Первая вода предназначена для промывания зерна, в ней оно находится
1–1,5 ч. За это время всплывает легкое зерно и примеси, которые тут же удаляются. После этого зерно моют вторично, вытесняя первую грязную воду чистой, подаваемой снизу. Затем в воду в аппарате добавляют концентрированные растворы дезинфицирующих веществ
и оставляют зерно на 2–3 ч.
^ 3.1.1 Способы замачивания
Замачивание промытого и продезинфицированного зерна проводят воздушно-водяным способом в непрерывном потоке воды и воздуха оросительным и воздушно-оросительным способами при температуре не ниже 12 °С и не выше 17 °С.

^ При воздушно-водяном замачивании зерно попеременно находится то под водой (водяное замачивание), то без нее (воздушное замачивание). Такое чередование повторяется через каждые 3–6 ч. Для поддержания аэробного дыхания через зерно каждый час в течение 10 мин продувают воздух независимо от того, находится ли оно под водой или на воздухе. Через 8 ч зерно вместе с замочной водой перемешивают

сжатым воздухом в течение 40 мин, перекачивая смесь через центральную трубу замочного аппарата.

^ Замачивание зерна в непрерывном потоке воды и воздуха. Для замачивания зерна в непрерывном потоке воды и воздуха в трубопроводе для воды монтируют смеситель воды и воздуха, куда подводят сжатый воздух. Воду, насыщенную воздухом, подают в аппарат снизу в таком количестве, чтобы на поверхности воды непрерывно проскакивали пузырьки воздуха. В этом случае зерно снабжается кислородом непрерывно. При работе по этому способу замачивание зерна происходит быстрее, чем при воздушно-водяном.

^ При оросительном замачивании после мойки и удаления сплава поверхность зерна в замочном аппарате непрерывно орошается распыляемой водой, подаваемой через медленно вращающееся сегнерово колесо. Вода при распылении насыщается воздухом, проходит через слой зерна, увлекая с собой накопившийся диоксид углерода, выводится снизу. Зерно находится под водой первые 6–8 ч, остальное время вода поступает через оросительное устройство.

При оросительном замачивании в высоких аппаратах зерно замачивается и прорастает неравномерно: в верхних слоях быстро, в нижних остается недомоченным.

^ Воздушно-оросительное замачивание. Зерно периодически орошается водой, а путем отсоса воздуха из межзернового пространства создаются стабильные условия аэробного дыхания зерна. Этот способ замачивания осуществляется в следующем порядке: чисто вымытое зерно вначале оставляют под водой на 4 ч, спускают воду, в течение 18–20 ч орошают водой с периодическим аэрированием. Затем попеременно оставляют то под водой на 2–4 ч, то без воды на 12–20 ч с орошением. Зерно орошают в аппарате водой через форсунки или через сегнерово колесо в течение 15 мин, затем из нижней части аппарата вакуум-насосом отсасывают воздух в течение 15 мин и после этого создают продолжительную (1 ч) воздушную паузу, когда зерно находится в покое.
^ 3.1.2 Расчет замочного чана
Для мойки и замачивания зерна используются специальные аппараты разных конструкций. Как моечные, так и замочные аппараты изготовляют из листовой стали толщиной 4–6 мм и обрабатывают специальным покрытием, исключающим коррозию металла.

^ Объем замочного аппарата рассчитывается с учетом объема замачиваемого зерна, увеличения объема материала на 40 % при росте

его влагосодержания до 45 % и дополнительного объема для нормального ведения замачивания (10–15%). Общая вместимость всех замочных аппаратов рассчитывается с учетом общей продолжительности замачивания, включающей время на заполнение аппаратов, выгрузку
и мойку.

В крупных чанах при большой глубине выделяется значительное количество углекислоты, которая тормозит развитие зерна. Однако интенсивным перемешиванием и аэрацией зерна отрицательное влияние углекислоты и высокого слоя зерна на качество замочки можно исключить. Поэтому на крупных солодовенных заводах имеются чаны емкостью до 65 т.

Объем замочного чана

, (3.1)

где – масса замоченного зерна, кг;

– насыпная плотность зерна, кг/м3, (650–750).

Масса замоченного зерна

, (3.2)

где – масса сухих веществ замоченного зерна, кг;

– потери сухих веществ со сплавом и на выщелачивание при замачивании, %;

– влажность замоченного зерна, %.

Масса сухих веществ замоченного зерна

, (3.3)

здесь – масса сортированного зерна, кг;

– влажность сортированного зерна, %.

При проектировании замочного отделения вместимость одного замочного аппарата можно рассчитать по формуле

, (3.4)

где – диаметр аппарата, м;

– высота цилиндрической части, м ();

– высота конической части, м.

Диаметр аппарата находится из уравнения (3.4) при условии, что угол, образующий конус с горизонтом, равен 450. При этом угле высота конической части

.

Для определения количества аппаратов, которое необходимо для данного производства, следует разделить общую продолжительность замачивания, выраженную в часах, на период времени от одной замочки до другой. К расчетному числу чанов желательно добавить еще один чан – запасный, который позволит производить дезинфекцию чанов, их осмотр и ремонт без снижения производительности замочного отделения.

Число замочных аппаратов в зависимости от продолжительности замачивания

, (3.5)

где – продолжительность мойки и замачивания, ч.

При получении солода продолжительность мойки и дезинфекция зерна 64 ч, а продолжительность замачивания в непрерывном токе воды и воздухе 48–72 ч.

Расход воды на замачивание зерна зависит от способа замачивания, температуры воды, загрязненности зерна и др. Вследствие многообразия режимов работы расход воды для замачивания непостоянен. Его можно определить приближенно. Чем меньше производится смен воды, чем теплее вода, и чем менее загрязнено зерно, тем меньше расходуется воды. При мойке зерна обычно требуется воды больше, чем при каждой последующей смене, так как грязную воду приходится спускать из аппарата, пока она не станет совершенно чистой.

Для ориентировочного расчета количества воды, расходуемого на замачивание зерна, можно применить опытные данные (таблица 3.1).

Таблица 3.1 – Расход воды на замачивание

Наименование операции

Расход воды (м3)

Первая смена воды (мойка зерна)

1,2–2,0

Каждая последующая смена воды

(замачивание зерна)


0,8–1,2
  1   2   3   4   5   6   7



Скачать файл (5223 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru