НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ФРАКЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ЗЕРНА

 

 

Ключникова Н.В.

доцент, канд. техн. наук, Белгородский государственный

технологический университет им В.Г. Шухова, г. Белгород

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ФРАКЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ЗЕРНА


Неочищенное зерно пшеницы содержит различные примеси, согласно табл. 1 в его состав входит примерно 15% элитного зерна, отличающегося крупными размерами и высоким содержанием клейковины. Перспективно использовать его для посевов с получением элитных всходов и выведения новых сортов пшеницы. В состав зерновой смеси входит также зерно средних размеров (мукомольное), мелкое и поврежденное, используемое для приготовления комбикормов.

Существующие методы не позволяют выделить отдельные виды зерна. Заводы хлебопродуктов при подготовке зерна используют различные механизмы, каждый из которых предназначен только для одной операции. Очистка зерна от примесей, различающихся размерами и аэродинамическими свойствами, на сепараторах. Далее примеси, не схожие с зерном по форме (семена куколя, овсюга и др.), отделяют на триерах, основными рабочими органами которых являются вращающиеся барабаны или диски с ячейками на поверхности. Очистка зерна от металломагнитных примесей осуществляется при выходе зерна из сепаратора, перед его обработкой в обоечных и щеточных машинах, которые применяют для очистки поверхности зерна.  На конечной стадии осуществляется кондиционирование  при сортовых помолах пшеницы с целью более полного удаления оболочек зерна при его помоле. Таким образом, комплекс очистки занимает целое здание. Каждый из механизмов издает звуки, выделяет пыль. Все это отражается на здоровье сотрудников.

Между тем существуют многопродуктовые воздушные классификаторы [1, с. 32], которые способны справиться с задачей очистки и разделения зерна на фракции, причем такой классификатор имеет большую производительность, не издает труднопереносимых звуков и, что особенно важно, способен выделить элитное зерно, обладающее высоким содержанием клейковины.

Многопродуктовый воздушный классификатор МК, разработанный  в модификации для очистки и разделения зерна на фракции, имеет 5 ступеней, в которых используется принцип седиментации в восходящем потоке воздушно-зерновой смеси (далее смеси)[2, с. 84].

Классификатор имеет нулевую ступень, в которой происходит образование смеси путем смешивания зерна с воздухом. Воздух подается пылевым вентилятором, зерно поступает самотеком (рис. 1). Образовавшаяся смесь под небольшим напором (0,3…0,5 кПа) поднимается в первую ступень. Скорость подъема потока Uп в нулевой ступени должна быть больше скорости седиментации Uc самой тяжелой фракции, которой являются крупные камни, т.е. выполняется условие  . Скорость потока вычисляют по формуле:

      (1)

 

где D – диаметр ступени, Qсм – объемный расход смеси.

Скорость седиментации вычисляют по формуле:

 

    (2)

 

где d – средний арифметический диаметр тяжелых частиц, r – их плотность, h – вязкость воздуха (h = 1,84·10–5 Па·с), g – ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с2). Диаметр любой ступени рассчитывают по формуле:

    (3)

где n – номер ступени и соответствующая ей скорость седиментации.

Оставшиеся после улавливания зерна и тяжелых фракций растительные примеси и пыль переходят в нерегенерируемый цилиндрический тканевый фильтр, который служит для сбора пылевой фракции и очистки воздуха.

 

 

Рис. 1. Схема пятипродуктового МСК.

1 – ловушка для нестандартных тяжелых частиц; 2 – клапан; 3 – загрузочный патрубок; 4 – загрузочная воронка; 5-8 – ступени классификатора; 9 – крышка; 10 – соединительная труба; 11 – разгрузочные патрубки; 12 – труба для подачи воздуха; 13 – тканевый фильтр.

 

Результаты очистки и разделения зерна пшеницы с выделением элитной фракции, полученные на опытно промышленном классификаторе, представленные в табл. 1, свидетельствуют о высокой эффективности очистки.

 

Таблица 1.

Состав нечищеного зерна пшеницы

 

Состав зерна

Содержание, %

Размеры частиц, мм

Длина

Ширина

Высота

1. Целое зерно

85,0

3,9-7,5

2,1-3,9

1,3-3,7

1.1. Элитное

15,3

6,9-7,5

3,2-3,9

3,0-3,7

1.2. Среднее

65,0

5,3-6,9

2,1-3,2

2,2-3,0

1.3. Мелкое

4,7

3,9-5,3

1,6-2,1

1,3-2,2

2.Поврежденное зерно

6,3

3,9-4,5

1,3-2,6

1,3-2,7

3. Зерновые примеси

1,0

 

 

 

3.1. Крупные

0,9

12,2-18,8

6,7-7,5

7,4-7,5

3.2. Мелкие

0,1

3,9-5,3

1,3-2,6

1,3-2,7

4. Тяжелые примеси

7,0

 

 

 

4.1. Крупные (металл, камни)

6,7

 

 

 

4.2. Мелкие

0,3

 

 

 

5. Растительные примеси

0,7

 

 

 

Итого

100

 

 

 

 

Таблица 2.

Седиментационные свойства компонентов зерновой смеси.

 

Наименование компонента

Плотность, кг/м3

Максимальный размер, мм

Скорость седиментации в воздухе, м/с

Элитное зерно

1500

5,03

11,24

Мукомольное зерно

1300

4,57

8,04

Мелкое и поврежденное

1200

3,27

3,8

Тяжелые примеси

2650

0,5

19,6

 

Использование приведенных данных позволяет рассчитать классификатор на любую заданную производительность.

Таблица 3.

Очистка и разделение на фракции пшеницы с выделением

элитного зерна.

Состав зерна

Содержание,

 %

Выход по ступеням, %

I

 

III

IV

Фильтр

1. Целое зерно

85,0

 

 

 

 

 

1.1. Элитное

15,3

 

15,1

0,2

 

 

1.2. Среднее

65,0

 

 

64,7

0,3

 

1.3. Мелкое

4,7

 

 

 

4,6

0,1

2. Поврежденное зерно

6,3

 

 

 

6,2

0,1

3.Зерновые примеси

1,0

 

 

 

 

 

3.1. Крупные

0,9

 

 

0,8

0,1

 

3.2. Мелкие

0,1

 

 

 

0,1

 

4.Тяжелые примеси

7,0

 

 

 

 

 

4.1.Крупные (металл, камни)

6,7

6,7

 

 

 

 

4.2. Мелкие

0,3

 

 

 

 

0,3

5.Растительные примеси

0,7

 

 

 

 

0,7

Итого

100

6,7

15,1

65,7

11,3

1,2

 

Зерновой классификатор имеет ступени следующих размеров: нулевая – 1м, первая, вторая, третья и четвертая ступени – по 0,5 м. Наклонное днише, по которому скатывается выпавшая фракция имеет угол наклона 20…25°[3, с. 23].

Воздушные зерновые классификаторы могут быть рассчитаны и изготовлены на любую производительность. Они также могут быть использованы для выделения зерна с высоким содержанием клейковины из очищенного зерна, например, элеваторного.   

 

Литература:

1. Паус К.Ф., Ключникова Н.В. Многопродуктовые ступенчатые классификаторы и классификационные технологии/ Паус К.Ф., Ключникова Н.В.// Сб. докл. междун. конф. «Промышленность стройматериалов и стройидустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений». – Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 1997. – ч. 1. – С. 31 – 36.  

2. Паус К.Ф., Ключникова Н.В. Многопродуктовые классификаторы и классификационные технологии обогащения руд/ Паус К.Ф., Ключникова Н.В.// Сб. докл  II конгресса обогатителей стран СНГ. – Москва: Изд-во Альтекс, 1999. – С. 83-86.

3. Паус К.Ф., Ключникова Н.В. Технология обогащения железной руды гидродобычи Шемраевского месторождения/ Паус К.Ф., Ключникова Н.В.// Обогащение руд. – 1998. - №6 . – С. 22 – 24.