Лекция 4 - Технологические машины и оборудование перерабатывающих производств

# Лекция 4

> Тема 4 Аппараты для измельчения и сортирования продуктов

> Цель: Ознакомить студентов с аппаратами для измельчения и сортирования

> План:

> 1 Назначение вальцовых станков

> 2 Цель сортирования

> 3 Назначение ситовеечных машин

> 1 Назначение вальцовых станков

> Процесс измельчения зерна и промежуточных продуктов при производстве муки является одной из главных и наиболее энергоемких операций, так как он в значительной мере влияет на выход и качество готовой продукции. Технологические приемы и машины, применяемые для измельчения, в значительной степени определяют технико-экономические показатели мукомольного завода.

> На мукомольных заводах с комплектным оборудованием размол зерна и промежуточных продуктов производится на вальцовых станках типа АІ-БЗН. Вальцовый станок - первая технологическая машина размольного отделения, от которой в значительной мере зависит производительность, эффективность и стабильность работы последующего тех- нологического и транспортного оборудования.

> Процесс разрушения твердых тел на части под действием ударных или ударно-истирающих воздействий, а также сжатия и сдвига называется измельчением. Основные требования, предъявляемые к процессу измельчения при сортовых помолах зерна пшеницы, сводятся к получению мак- симального количества промежуточных продуктов в виде крупок и дунстов высокого качества, обогащению полученных промежуточных про- дуктов, последующему их измельчению в муку и вымолу оболочек из оставшихся частиц эндосперма. От правильного измельчения зависит рациональное использование перерабатываемого зерна, качество вырабатываемой муки, расход электроэнергии на получение муки, производитель- ность измельчающих машин и технико-экономические показатели работы мукомольного завода.

> Рассматривая измельчение зерна как основу технологического процесса на мукомольном заводе, не следует забывать, что оно органически связано с предыдущими и последующими процессами переработки зерна, и в первую очередь, с сортированием, без которого невозможно современное производство сортовой муки. Измельчители являются основ- ным и наиболее энергоемким видом технологического оборудования.

> Основные факторы, влияющие на процесс измельчения зерновых продуктов в вальцовых станках - структурно-механические и технологические свойства зерна, кинематические и геометрические параметры парноработающих вальцов и нагрузка на машину. Среди показателей, характеризующих структурно-механические и технологические свойства зерна, наибольшее влияние на эффективность процесса измельчения в вальцовых станках оказывают стекловидность и влажность зерновой массы.

> Стекловидность характеризует консистенцию эндосперма зерна, его структурно-механические и технологические свойства, т. е. поведение зерна в процессе измельчения, его количественные, качественные и энергетические показатели. Зерно с более высокой стекловидностью обладает повышенной прочностью и требует больших энергетических затрат на измельчение.

> Влажность зерна также оказывает существенное влияние на эффективность процесса измельчения. Установлено, что с повышением влажности зерна возрастает его сопротивляемость разрушению, снижается микротвердость и повышается удельный расход электроэнергии. При повышении влажности зерна от 14 до 16,5% снижается выход крупных фракций промежуточных продуктов на крупообразующих системах, снижается зольность при одновременном росте удельного расхода электроэнергии на измельчение. Учитывая существенное улучшение качества промежуточных продуктов и муки вследствие меньшей дробимости оболочек, следует стремиться к повышению влажности перерабатываемого зерна до возможных пределов.

> К кинематическим параметрам относят окружные скорости быстро- и медленновращающегося вальцов

> К геометрическим параметрам вальцового станка относят: величину межвальцового зазора, рабочую поверхность вальцов (рифленая или микрошероховатая), характеристику поверхности рифленых вальцов (число рифлей на единицу длины окружности вальца, уклон рифлей, профиль рифлей, взаимное расположение рифлей парноработающих вальцов, диаметр вальцов, длину вальцов).

> Окружные скорости вальцов оказывают основное влияние на скорость приложения усилий от вальцов к измельчаемому продукту, а также на скорость обработки продукта в рабочей зоне вальцов. Окружные скорости вальцов определяют скорость движения измельчаемых частиц в рабочей зоне вальцов.

> При повышении окружных скоростей с 4 до 10 м/с (для быстровращающегося вальца) увеличивается степень измельчения зерновых продуктов на всех этапах. При этом качество извлекаемых промежуточ- ных продуктов и муки по зольности ухудшается, а удельный расход электроэнергии возрастает. Особенно заметно ухудшается качество муки в системах, обрабатывающих продукты, содержащие оболочки. Это объясняется повышением скорости деформирования всех измельчаемых продуктов, в том числе и оболочечных, которые попадают в извлекаемые продукты и увеличивают их зольность.

> В технологическом процессе размола зерна в вальцовых станках типа АІ-БЗН для всех драных систем и 12-й размольной системы используют рифленые вальцы, а для всех остальных - микрошероховатые. Для каждой технологической системы «Правилами организации и ведения технологического процесса на мукомольных предприятиях» определены: профиль и число рифлей, их взаимное расположение, уклон, а также соответствующие параметры шероховатости.

> Рифли нарезают на шлифовально-рифельном станке, а микрошероховатую поверхность наносят струей сжатого воздуха и абразивного материала на станке со специальным пескоструйным устройством.

> Для обеспечения высокого качества вальцов двухслойные чугунные бочки изготавливают из центробежного литья. Рабочий слой вальцов (глубиной не менее 20 мм) выполняют из белого износостойкого чугуна.

> Для расчета оборудования и общей характеристики процесса измельчения в вальцовых станках вводят нормативный показатель средней удельной нагрузки, который определяется отношением суточной производительности размольного отделения мукомольного завода к общей длине мелющей линии. Для вальцовых станков типа АІ-БЗН эта нагрузка составляет 70 кг/(см*сут).

> Вальцовые станки типа АІ-БЗН выпускают в трех модификациях, для различных мукомольных заводов. Станки устанавливают группами по четыре-пять машин с общими капотами. Набор станков различной формы исполнения и последовательность их монтажа в каждой группе регламентированы проектом типового мукомольного завода. Характерно, что электродвигатели этих вальцовых станков размещают на специальной площадке под междуэтажным перекрытием.

> Вальцовый станок типа АІ-БЗН имеет 21 форму исполнения.

> Вальцовый станок А1-БЗ-2Н используют как на вновь строящихся, так и на реконструируемых мукомольных заводах взамен станка ЗМ-2. Станок А1-БЗ-2Н отличается от станка АІ-БЗН наличием индивидуальных капотов и возможностью установки электродвигателя на том же перекрытии, где расположен станок, а также под перекрытием на специальной площадке. Станок имеет 39 форм исполнения.

> Вальцовый станок АІ-БЗ-ЗН используют как на вновь строящихся, так и на реконструируемых мукомольных заводах взамен станка БВ-2.

> Он отличается от описанных выше станков наличием устройства для верхнего забора измельченного продукта. Это устройство состоит из приемных труб для отсоса продукта непосредственно после измельче- ния из бункеров под вальцами, системы пневмотранспорта. Вальцовый станок АІ-БЗ-ЗН имеет 22 формы исполнения.

> Вальцовый станок АІ-БЗН (рис. 4.2) состоит из следующих основных сборочных единиц: мелющих вальцов, привода вальцов, межвальцовой передачи, механизмов настройки и параллельного сближения вальцов, системы привала - отвала вальцов, приемно-питающего уст- ройства и станины.

> Рисунок 4.2 - Вальцовый станок АІ-БЗН:

> 1 - приемнсія труба; 2 - сигнализатор уровня продукта; 3 - заслонка; 4 - винтовое устройство; 5 - рукоятка; 6 - штурвал; 7 - стопорная головка; 8 - нож- очистителъ; 9 - выпускной бункер; 10 - щетка-очистителъ; 11, 12 - медленно- и быстровращающиеся валъцы; 13 - питающий валок; 14 - шнек; 15 - шторки- датчики

> Мелющие вальцы устанавливаются парами в обеих половинах станка. Причем линия, соединяющая центры торцевых окружностей вальцов, образует угол 30° с горизонталью. Длина вальца - 1000 мм, а номинальный диаметр бочки - 250 мм. Масса полого вальца примерно на 30% меньше цельного - 270 кг.

> Валец представляет собой двухслойную полую цилиндрическую бочку, диаметр внутренней полости которой - 158 мм, глубина наружного отбеленного слоя (рабочего) - 10 мм. С обоих концов бочки запрессованы цапфы. На конической части цапфы установлены подшипники. Концевая цилиндрическая часть служит для насадки приводного шкива или шестерен межвальцовой передачи. В цапфы быстровращающегося вальца вставлены трубки с охлаждающей водой.

> Мелющие вальцы вращаются в двухрядных роликовых сфериче- ских подшипниках, имеющих коническую посадку внутренних обойм. Подшипник демонтируют с конической части цапфы гидравлическим съемником, который нагнетает масло через отверстие в цапфе в место сопряжения с поверхностью внутренней обоймы подшипника. Корпуса подшипников верхнего вальца прикреплены к боковой части станины четырьмя болтами, а корпуса подшипников нижнего подвижного вальца имеют свободные концы (локти), опирающиеся на предохранительные пружины. Корпус нижнего вальца выполнен разъемным, что позволяет снимать вальцы вместе с подшипниками.

> 2 Цель сортирования продуктов измельчения

> В результате поэтапного измельчения зерна образуется смесь частиц, различных по размерам, форме и плотности. Сортирование промежуточных продуктов размола зерна по размерам производят в рассевах. Рассевы относятся к основному оборудованию размольного отделения мукомольного завода, так как они выполняют одну из важнейших технологических операций.

> Эффективность сортирования в рассевах на всех промежуточных стадиях производства муки влияет не только на степень использования зерна, но определяет нагрузку и эффективность последующего оборудования.

> В шестиприемные рассевы РЗ-БРБ поступают продукты, измельченные в вальцовых станках, и после ситового сепарирования пофракционно направляются в вальцовые станки последующих систем на повторное сортирование в рассевы, на обогащение в ситовеечные машины или для обработки на вспомогательном оборудовании размольного отделения. Рассевы четырехприемные РЗ-БРВ предназначены для контроля муки.

> Сепарирование разнородных по размерам компонентов осуществляется на основных рабочих органах рассева - плоских ситах из различных материалов с отверстиями соответствующих размеров и форм. Каждое сито делит исходный продукт на две фракции: сходовую (более крупную) и проходовую (мелкую).

> При круговом поступательном движении рассева процесс ситового сепарирования состоит из двух одновременно протекающих стадий: самосортирования (расслоения) и просеивания. При самосортировании тяжелые и мелкие частицы осаждаются в нижние слои, а крупные и легкие - концентрируются в верхних. Чем быстрее мелкие проходовые частицы опустятся вниз и войдут в контакт с ситом, тем эффективнее произойдет процесс просеивания, т. е. прохождение частиц через отверстия сита.

> Сравнительная значимость процессов самосортирования и просеивания в основном определяется соотношением сходовой и проходовой фракций. При наличии относительно малого количества проходовой фракции, например, в рассевах первых драных систем, эффективность ее выделения существенно зависит от самосортирования.

> Рассевы выпускают в двух модификациях: шестиприемный РЗ-БРБ для разделения продуктов измельчения зерна и четырехприемный РЗ-БРВ для контроля муки. Конструкция основных элементов рассевов не имеет принципиальных различий.

> Шестиприемный рассев РЗ-БРБ представляет собой сборную конструкцию в виде шкафа, состоящую из следующих основных узлов: корпуса, приемных и выпускных устройств, балансирного механизма с приводом.

> Корпус 10 шестиприемного рассева (рис. 4.6) представляет собой стальную несущую конструкцию, в которой смонтированы два каркаса, в каждом из которых расположены три секции. Между каркасами в центральной секции 13 корпуса установлен балансирный механизм. Корпус состоит из основания 72, крышки 15 и вертикальных стенок. Центральная секция корпуса закрыта панелью, в которой имеется крышка 14 для доступа к балансирному механизму. Панель крепится к основанию, крышке и стенкам корпуса болтами. Основные элементы корпуса соединены между собой с помощью кронштейнов и болтов. Все угловые соединения закрыты кожухами. Пыленепроницаемость корпуса обеспечивается установкой войлочных прокладок и уплотнительной замазкой.

> К внешним стенкам крепятся кронштейны для зажима четырех пакетов гибких подвесок 7, по восемь прутьев из морского камыша или стекловолокна. Корпус рассева подвешивают к потолочной раме 4. Каркас рассева представляет собой неразборную деревянную конструкцию. Может быть выполнен как с левым, так и с правым исполнением. Каждый каркас состоит из четырех вертикальных стенок, образующих остов трех секций. С обеих торцевых сторон стенок закреплены кронштейны для дверей.

> Рисунок 4.6 - Рассев РЗ-БРБ:

> 1 - электродвигателъ; 2 - передача клиноременная; 3 - вал; 4 - рама потолоч- ная; 5 - илкив; 6 - доска приемная; 7 - подвески гибкие; 8 - рукава; 9, 13 - сек- ции, соответственно, рассева и централъная; 10 - корпус; 11 - патрубок выпу- скной; 12 - основание корпуса; 14 - крышка съемная; 15 - крышка корпуса; 16- патрубок приемный

> В каждой секции к вертикальным брусьям с одинаковым шагом прикреплены шурупами направляющие уголки для ситовых рамок с поддонами. В зависимости от сочетания форм исполнения каркасов, лючков и заглушек в днище корпуса и приемных коробов в верхней части каждой секции, корпус шестиприемного рассева имеет 12 модификаций.

> 3 Назначение ситовеечных машин

> После сортирования в рассевах получают фракции круподунстовых продуктов, однородные по размерам, но содержащие в различных соотношениях частицы эндосперма, оболочек и сростков эндосперма с оболочками, имеющие различную объемную массу.

> Задачей процесса обогащения, осуществляемого в ситовеечных машинах, является сортирование круподунстовых продуктов по качеству для получения однородных по содержанию эндосперма фракций.

> В ситовеечные машины поступают практически все круподунсто- вые фракции после рассевов драных систем. После обогащения фракции наиболее добротных частиц1, которые практически не содержат оболочек, направляют в вальцовые станки размольных систем для получения потоков муки с наименьшей зольностью. Крупки, представляющие собой сростки эндосперма с оболочками, поступают в вальцовые станки шлифовочных систем, а фракции, содержащие наибольшее количество оболочек, возвращают в вальцовые станки последних драных или схо- довых размольных систем. От эффективности процесса обогащения промежуточных продуктов размола зерна существенно зависят выход и качество муки высоких сортов и манной крупы.

> Ситовеечные машины относятся к машинам вибропневматического принципа действия. Рабочий процесс ситовеечных машин - просеивание на колеблющихся плоских ситах в условиях восходящего воздушного потока. При совместном воздействии потока воздуха и колебаний сит происходит расслоение (самосортирование) разнородных компонентов смеси. Более тяжелые частицы, состоящие в основном из эндосперма, опускаются вниз на сито и просеиваются. Более легкие частицы (сростки эндосперма с оболочками) располагаются в верхних слоях и сходят с сита. Самые легкие частицы оболочек уносятся потоком воздуха. Чем выше содержание эндосперма в продуктах размола, тем ниже их зольность, и наоборот.

> Ситовеечная машина АІ-БСО предназначена для обогащения промежуточных продуктов размола зерна. Она состоит из следующих основных узлов (рис. 4.18): ситового кузова, приемного и выпускного устройств, аспирационной камеры, привода с колебателем и станины.

> Ситовой корпус состоит из двух параллельно работающих ситовых кузовов 11 (рис. 4.18), жестко соединенных между собой кронштейнами с обеих торцевых сторон. Каждый кузов собран из листов алюминиевого сплава, соединенных между собой болтами. Сдвоенный ситовой корпус подвешен к станине на трех подвесках: со стороны приема - на двух подвесках 3, а с противоположной стороны - на одной 12 с пружиной, установленной посередине корпуса. Направление колебаний ситового корпуса регулируют изменением угла наклона подвесок к вертикали.

> Рисунок 4.18 - Ситовеечная машина АІ-БСО:

> 1 - электродвигатель; 2 - шкив с грузом; 3, 12 - подвески передние и задняя; 4 - устройство приемное; 5 - патрубок приемный; 6 - ярусы ситовые; 7 - секции аспирационной камеры; 8 - диффузор вытяжной; 9 - камера аспирационная; 10 - щетка; 11- кузов ситовой; 13 - зажим ситового яруса; 14 - камера для сходов; 15 - клапан переходной; 16 - патрубок выпускной для сходов; 17 - брусок-опора скольжения корпуса-сборника; 18 - патрубок выпускной для проходов; 19 - лоток наклонный; 20 - корпус- сборник; 21 - станина

> В каждом ситовом кузове установлены с различным углом наклона к горизонтали в пределах 1-1,5° один над другим три ситовых яруса 6. В каждом ярусе размещены четыре ситовые рамки. Сита на сходовом конце фиксируются зажимом 13. Для того, чтобы освободить ситовые рамки от фиксации и вынуть из корпуса, достаточно повернуть подпружиненную ручку зажима на 90° до горизонтального положения. При вертикальном положении ручек - рамки зажаты.

> Контрольные вопросы

> 1 Основные факторы, влияющие на процесс измельчения зерновых продуктов в вальцовых станках?

> 2 Устройство и принцип работы вальцовых станков типа А1-БЗН?

> 3 Как осуществляется настройка и регулирование режима размола станка?

> 4 Каковы причины неисправностей вальцового станка АІ-БЗН и меры по их устранению?

> 5 В чем заключается цель сортирования ?

> 6 Как устроены Рассевы РЗ-БРБ?

> 7 Для чего предназначены ситовеечные машины ?

> 8 Устройство и принцип работы Ситовеечной машины А1-БСО ?

> Литература: В.А. Бутковский. Современная техника и технология производства муки. стр.203-273