Новые технологии и оборудование для производства крупы и ее углубленной переработки
Актуальной проблемой в технологии переработки зерна в крупу является совершенствование существующих и разработка новых технологий, а также технологического оборудования для их реализации.
Это представлено двумя важными обстоятельствами. Первое: обследование действующих крупозаводов показывает, что фактически моральный и физический износ оборудования составляет более 75%. Второе: согласно действующим сегодня Правилам организации и ведения технологических процессов на крупяных предприятиях, нормы выхода готовой продукции фактически по всем видам крупяных культур значительно – на 5-25% меньше от природного содержания ядра в данных культурах. Это является весомым экономическим аргументом для совершенствования технологии и оборудования в направлении более эффективного использования природных ресурсов зерна.
В условиях рыночной конкуренции увеличение процента выхода готовой продукции, которое приводит к снижению ее себестоимости, является одним из основных аргументов для роста покупательского спроса и объема продаж.
В технологических линиях действующих крупозаводов не предусмотрено зерноочистительных машин для выделения трудноотделимых примесей, таких как дикая редька, овес, овсюг, подсолнечник, зерновая примесь и др. Нами разработана серия машин для различных культур на базе использования пневмосортировочных столов и концентраторов, которые сегодня позволяют решить проблему эффективной подготовки зерна в зерноочистительных отделениях крупозаводов и выделения трудноотделимых примесей.
Следующей актуальной проблемой является то, что структура любой крупяной культуры достаточно хрупкая, что приводит при шелушении и последующем измельчении зерна в крупку к образованию мучки, которая является побочным кормовым продуктом.
В связи с этим следующей, важнейшей и определяющей в технологии крупы операцией является технологическая операция упрочнения ядра, придания ему повышенной питательной ценности и улучшенных органолептических характеристик перед процессом его шелушения или измельчения в крупу.
Для направленного изменения данных характеристик зерна и крупы разработаны и изготавливаются модули гидротермической обработки зерна различных крупяных культур (ГТО).
Каждый модуль ГТО выполняет следующие технологические операции: предварительное увлажнение, отлежку, предварительный подогрев, пропаривание водяным насыщенным паром и высушивание. Процесс обработки представлен на рис. 1.
Рис. 1. Схема пропаривания зерна.
Предварительное увлажнение и отволаживание способствует извлечению водой и накоплению между цветочной оболочкой и ядром водного раствора, обогащенного витаминами, макро и микроэлементами, а также ароматическими веществами.
Предварительный подогрев позволяет активизировать процессы извлечения полезных веществ из цветочных оболочек и поверхностных слоев ядра водным раствором.
Дальнейшее пропаривание способствует проникновению паро-конденсатной смеси и обогащенного водного раствора вглубь ядра зерновки за счет действия избыточного давления пара. Это способствует повышению питательной ценности крупы и улучшению ее органолептических характеристик, так как такая технология позволяет сохранить витамины и минеральные вещества, присутствующие в верхних слоях зерна и которые по традиционным технологиям теряются в результате шелушения и шлифовки.
Кроме этого при проникновении паро-конденсатной смеси вглубь ядра и воздействии на него температуры пара и конденсата происходит клейстеризация крахмала и денатурация белка, что, в свою очередь, приводит к значительному – более чем 4-6 раз – возрастанию механической прочности ядра и повышению его питательной ценности.
Для реализации данной технологической операции нами разработаны и эффективно эксплуатируются следующие технологические машины: моечные, шнековые мойки, бункерные подогреватели зерна, пропариватели периодического и непрерывного действия ПЗ-1 и ПЗ-2 различных модификаций, паровые секционные сушилки типа ВС.
Важнейшими конструктивными элементами пропаривателей является конструкция внутренней паровой гребенки, которая позволяет равномерно по всему внутреннему объему пропаривателя, заполненного зерном, распределить подводимый пар. А это, в свою очередь, обеспечивает равномерную пропарку всей зерновой массы и обеспечение хорошего товарного вида крупы. Для гречневой крупы – это выровненный цвет и отсутствие различных оттенков. В новых конструкциях пропаривателей фактически отсутствуют горизонтальные участки паровых гребенок, поэтому исключаются повторные пропарки части зерновок, которые приводили к значительному их потемнению и резкому выделению по цвету в массе крупы. За счет использования новых пневмозадвижек решен вопрос герметизации и автоматического управления сброса образующегося при пропаривании конденсата, что исключает скапливание конденсата в конусной нижней части пропаривателя, варку зерна гречихи и последующее попадание конденсата в паровую сушилку. Попадание конденсата усугубляло сам процесс сушки и равномерность высушивания зерна. Управление процессом пропарки зерна осуществляется от пульта автоматического управления, изготовленного с использованием микропроцессора.
После пропаривания выполняется технологическая операция сушки. Производимые нами паровые сушилки типа ВС для равномерности высушивания зерна и увеличения их производительности мы переводим на комбинированный конвективно-кондуктивный способ сушки, как указано на схеме рис. 1. Кроме этого принципиально модернизирован узел выгрузки. В старой конструкции оператору-сушильщику периодически приходилось открывать выпускные задвижки для прохода скомковавшегося зерна. Частичное комкование – естественный неизбежный процесс при пропарке и сушке за счет выделения органических смол. Такие комки нарушали процесс равномерного истечения и, естественно, приводили к неравномерности сушки зерна.
Мы установили в выгрузочном устройстве рыхлительно-дозирующий валец, который способствует разрыхлению образовавшихся комков и одновременно обеспечивает равномерную выгрузку по всей длине сушилки. По желанию заказчиков возможна комплектация дозирующего вальца индивидуальным приводом с частотным преобразователем, а выгрузочного устройства прибором измерения влажности в потоке. Такая комплектация позволяет перевести сушилку ВС так же, как и пропариватель, в автоматический режим работы. В зависимости от влажности зерна на выходе из сушилки изменяются обороты дозирующего валика, тем самым увеличивая или уменьшая производительность сушилки.
Модернизирована также технологическая операция охлаждения зерна после сушки, предотвращающая запревание и быстрый коррозионный износ рассевов на фракционировании крупы. Во избежание лишней операции перекидки зерна норией после сушилки на охладительную колонку была разработана охладительная колонка специальной конструкции, которая монтируется как целостная конструкция с паровой сушилкой. Охладительная колонка по своим габаритам и присоединительным размерам полностью соответствует паровой секции сушилки и устанавливается прямо на выгрузочную секцию сушилки ВС, а уже на нее устанавливаются паровые сушильные секции (рис. 2).
Рис. 2.Паровые сушильные секции.
Для фракционирования и сортировки продуктов шелушения мы разработали и производим линейку крупяных рассевов, двух-, четырех- и шестисекционные рядные или блочные с быстросъемными заменяемыми ситами. Благодаря эффективно построенной схеме фракционирования недосевы и подсоры по фракциям составляют не более 1,5%. Это имеет очень важное значение, так как сказывается на количестве необруша и объеме продела, образующихся в процессе шелушения.
От правильной организации процессов шелушения зерна во многом зависит качество и выход готовой продукции.
Сегодня мы освоили и предлагаем всю номенклатуру шелушильно-шлифовальных машин. Прежде всего, это модернизированные вальцедековые станки СГР-600 и СГР-400 с диаметром абразивного валка равным 600 мм. В этих станках модернизирован узел подачи продукта. Изменена конструкция дозирующего вальца. Кроме этого на него установлен индивидуальный привод с частотным преобразователем. Узел управления приводом питающего вальца сблокирован с двигателем привода шелушильного абразивного валка и с импульсными датчиками положения продукта в загрузочном патрубке вальцедекового станка. Таким образом, в зависимости от заполнения зерном загрузочного стакана либо токовой нагрузки на привод шелушильного вальца изменяется частота оборотов питающего валика, таким же образом регулируя производительность. Это является очень важным по двум причинам. Например, при колебаниях фракционного состава поступающей на переработку гречихи в течение смены, а в производстве это бывает очень часто, нагрузки на вальцедековые станки разных фракций изменяются. Разработанная нами система управления станком позволяет подстраивать производительность станка под текущий фракционный состав зерна гречихи. Вторым важным моментом является то, что вальцедековые станки хвостовых фракций, как правило, недогружены и работают напролет. При работе напролет коэффициенты шелушения 4, 5 и 6 фракций составляют соответственно 37, 30, 26%. Однако когда в работу включаются импульсные датчики, установленные в загрузочном бункере вальцедекового станка, и включают питающий валец только при определенной загрузке бункера, обеспечивающей соответственную подачу продукта, коэффициенты шелушения хвостовых фракций увеличиваются соответственно 6-й – до 50%, 5-й – до 55% и 4-й – до 58%. И самое главное, что, имея такую систему управления, вальцедековые станки вместе с блоками ГТО можно интегрировать в полноценную автоматическую систему управления крупозаводом. Вальцедековые станки СГР-400 и СГР-600 используются для шелушения таких культур, как гречиха и просо (рис. 3).
Рис. 3. Вальцедековые станки СГР-400 и СГР-600
Для шелушения овса используется модернизированный центробежный шелушитель (рис. 4).
Рис. 4. Центробежный шелушитель ШО-3
Его основным отличием является наличие быстровращающейся деки, а также активное подключение направленных струй воздуха.
Данные изменения позволяют увеличить коэффициенты шелушения овса на 6-10%, а также существенно снизить количество дробленого овса. Данное обстоятельство, особенно актуально, учитывая тот факт, что как в России, так и в Украине за последние 5 лет фактически отсутствует продовольственное зерно овса и, как правило, приходится работать на фуражном зерне натурой ниже 520 кг/м 3 .
Эксплуатируемые сегодня шелушильно-шлифовальные машины для ячменя и пшеницы А1-ЗШН-3 морально устарели. Проблема данных машин в неэффективном выводе из рабочей зоны обрушенных оболочек, которые создают прослойку на рабочем сите, значительно снижающую эффективность шелушения. Второй проблемой является недостаточное использование поверхности абразивных кругов.
Учитывая данные недостатки, мы разработали и изготавливаем новую машину (рис. 5).
В данной машине по аналогии с вальцедековым станком используется шелушильный валец, который изготавливается путем заливки абразивной массы, состоящей из зерен корунда и магнезиальной связки – каустического магнезита и хлористого магния.
Шелушильный валец имеет коническую форму и крепится на рабочем вале с помощью быстросъемного конического соединения. Вокруг конического вальца установлены три разборные части конического сита, к которым закреплены три регулировочные тормозные планки. За счет шлицевого соединения шелушильный конический валец с помощью независимого червячного привода может вертикально перемещаться по приводному валу, регулируя таким образом зазор между абразивным валком и ситом. На выходе из машины установлен регулировочный клапан, сблокированный с приводом шелушильного валка и регулирующий подпор продукта в зависимости от токовой нагрузки на привод. Для организации эффективного удаления обрушенных оболочек во внутреннюю полость шелушильного вальца нагнетается поток воздуха, который через сквозные отверстия в абразивной поверхности вальца продувает поток обрабатываемого материала и уносит через сито обрушенные оболочки. Таким образом, новая конструкция шелушильной машины имеет четыре параметра для управления эффективностью шелушения против одного у старой машины. Это регулируемый зазор между абразивным валком и ситом, управляемый зазор между тормозными планками и валком, регулируемый подпор продукта на выходе и регулируемую скорость продувки зерна при шелушении потоком воздуха.
Таким образом, используя новые технологии и оборудование, сегодня для заказчиков мы комплектно «под ключ» предлагаем всю гамму крупозаводов, это:
- гречепросозаводы производительностью от 36 до 220 т/сут. зерна;
- овсозаводы с линией хлопьев «Геркулес» производительностью от 36 до 280 т/сут. зерна;
- универсальные крупозаводы по переработке по взаимозаменяемой схеме гороха, ячменя, пшеницы и кукурузы производительностью от 55 до 150 т/сут. зерна;
- кукурузные крупозаводы по производству крупы для кукурузных палочек и кукурузных хлопьев производительностью от 36 до 140 т/сут. зерна;
- рисозаводы производительностью от 80 до 180 т/сут. зерна.
Для дальнейшей углубленной переработки производимых круп в зерновые хлопья и крупы, не требующие варки, нами разработаны и производятся следующие машины:
— варочный аппарат непрерывного действия (рис. 6). В данном аппарате происходит непрерывная загрузка и выгрузка крупы. Внутри аппарата в зависимости от перерабатываемого продукта создается давление водяного насыщенного пара от 0,05 до 0,35 МПа. При непрерывном перемешивании с помощью мешалки происходит ее варка.
Рис. 6. Варочный аппарат непрерывного действия
Для плющения круп используются плющильные станки 4-го поколения, с плющильными вальцами специальной конструкции (рис. 7), имеющими прогиб при усилии в 40 тонн 0,05 мм. Диаметр рабочих вальцов 600 мм, длина 800 мм. Оба валка имеют водяное охлаждение.
Рис. 7. Плющильный станок
Предельное усилие плющения между валками составляет 50 тонн и создается с помощью пневмоцилиндров и маслостанции. Между вальцами установлен механизм плавного регулирования зазора в процессе работы станка. Минимальный зазор между вальцами 0,1 мм. Питающий валец имеет индивидуальный привод с изменяющимся регулируемым числом оборотов. По отдельному заказу плющильный станок комплектуется модулем разрыхления крупы после варки оригинальной конструкции. Управление станком автоматическое.
Для сушки хлопьев используются аэровибрационные сушилки.
Используя данное оборудование, мы предлагаем полнокомплектные универсальные линии по производству зерновых хлопьев и круп, не требующих варки (рис. 8).
Рис. 8. Схема производства круп
В заключение, обобщая вышеизложенное, хотелось бы обратить внимание потенциальных заказчиков на то, что все работы наше предприятие выполняет «под ключ» — от разработки рабочего проекта до пусконаладочных работ и обучения рабочего персонала.
Это в значительной степени упрощает работу заказчика, так как наша компания в одном лице несет юридическую ответственность за весь объем работ и, самое главное, за реальный конечный результат, декларируемый в начале проектных работ.
Бабич М.Б., кандидат технических наук, генеральный директор НПО «АГРО-СИМО-МАШБУД»