Процесс измельчение в вальцовом аппарате

В драном вымольном процессе широко применяются вымольные машины, в которых воздействие рабочих  органов на оболочки в сходовых продуктах  значительно меньшее, чем в вальцовых  станках. Применять вымольные машины можно, начиная с верхних сходов последней крупообразующей системы.

 

1.1.1.2  Ситовеечный процесс

 Потоки крупок, полученные в драном процессе, неоднородны по своему качественному составу. Так, поток крупок, однородный по крупности, в пределах данной фракции имеет в своем составе частицы, состоящие только из эндосперма, частицы, состоящие из эндосперма со сросшимися с ними оболочками, частицы оболочек с небольшим содержанием эндосперма, а также частицы, состоящие только из оболочек. Разделить эту смесь, однородную по крупности, повторным просеиванием нельзя. Поэтому такие фракции направляют для обогащения на ситовеечные машины.

Из вышеизложенного  вытекает задача ситовеечного процесса, которая заключается в отделении  от добротных крупок частиц, состоящих  из оболочек и частиц оболочек с небольшим содержанием эндосперма.

 

1.1.1.3  Шлифовочный процесс

Потоки крупок после  обогащения на ситовеечных системах содержат в своем составе частицы эндосперма, а также частицы эндосперма с оболочками. С целью отделения эндосперма от оболочек эти потоки обогащают на шлифовочных системах.

Крупка, содержащая в  своем составе оболочку, проходит между размалывающими вальцами с межвальцовым зазором большим, чем толщина оболочек. Это позволяет разрушить эндосперм до круподунстовых продуктов с размерами, меньшими размеров оболочечной частицы, и при последующем сортировании отделить полученные круподунстовые продукты от оболочечных частиц.

На шлифовочных системах могут применяться вальцы с микрошероховатой или рифленой поверхностью. Если применяются вальцы с микрошероховатой поверхностью, то после вальцового станка необходимо измельченный продукт направить на деташеры для дезагрегации слипшихся частиц. Эта операция увеличивает извлечение муки на 10...15%.

После деташеров продукты сортируются на рассевах. Допускается при направлении продуктов на шлифовочные системы объединять потоки крупной и средней крупок, средней и мелкой крупок, мелкой крупки и жесткого дунста после их обогащения на ситовеечных системах. При этом не рекомендуется смешивать продукты первого и второго качества. Сита на шлифовочных системах подбирают в соответствии с заданной крупностью круподунстовых продуктов.

 

1.1.1.4  Размольный процесс

Размольный процесс  является завершающим этапом сортовых помолов пшеницы. Его задача заключается в получении максимального количества муки высоких сортов.

Размольный процесс  разделяется на ряд этапов. На первом этапе проводится размол на трех-четырех размольных системах продуктов первого качества, из которых получают муку высшего сорта. На втором этапе проводится размол на двух-трех размольных системах продуктов второго качества, из которых получают муку высшего и первого сортов. На третьем этапе вымалываются оболочечные продукты, полученные на первых двух этапах. Эти три этапа разделены сходовыми системами, на которые направляют сходовые продукты с систем размола продуктов первого и второго качества.

На рис. 4 приведены основные модули размольного процесса.

Рисунок 4. Основные модули размольного процесса

 

Первые четыре модуля предназначены для размольного процесса, оснащенного вальцовыми станками с рифлеными размалывающими вальцами. Модули с пятого по восьмой предназначены для размольного процесса, оснащенного вальцовыми станками с размалывающими вальцами, рабочая поверхность которых микрошероховатая. Для них желательно доизмельчение продукта на энтолейторах (для размольных систем, размалывающих продукты первого качества), на остальных системах эта операция осуществляется при помощи деташеров.

Первый и пятый модули применяют на размольных системах, перерабатывающих продукты первого качества. Второй и шестой – на размольных системах, перерабатывающих продукты второго качества.

Третий и седьмой  модули применяют на сходовых системах размольного процесса. Четвертый и восьмой применяют на вымольных системах размольного процесса после второй сходовой. Направление на размольные системы крупок и дунстов из драного, ситовеечного и шлифовочного процессов – наиболее сложная задача при разработке схемы технологического процесса.

 

1.2  Методы и показатели эффективности процесса измельчения

 

Методы измельчения, применяемые  в мукомольном производстве, основаны на использовании следующих деформации: сжатие, сдвиг, удар, истирание. Для  измельчения зерновых продуктов  в мукомольном производстве применяют  следующие машины: вальцовые станки, бичевые, щеточные и пальцевые измельчители. В вальцовых станках используются деформации сжатия, а в бичевых измельчителях – удар и истирание.

Эффективность процесса измельчения характеризуются совокупностью  количественных, качественных и энергосиловых показателей.

Количественные показатели процесса измельчения:

общее извлечение (u₁), представляющее величину проходовой фракции через определенный номер сита l;

частное извлечение (u_l1/_l2), являющееся частью обего извлечения и представляющее фракцию продукта полученного проходом через сито l₁ и сходом с сита l₂; коэффициент извлечения (k_и);

 

             

                                    (1)

 

где И₁ – количество извлеченной проходовой фракции через определенный номер сита, %; И_н – количество проходовой фракции, содержащейся в продукте до его измельчения, %.

 

Величина относительной  деформации (ε):

                                                                                 (2)

где S_к – конечная суммарная поверхность частиц после измельчения; S_н –начальная суммарная поверхность частиц до их измельчения.

  

Количественные показатели эффективности процесса измельчения  применяют дифференцированно на различных этапах технологического процесса. Показатель общего извлечения (И₁) обычно используют при оценке эффективности крупообразующих систем (I…IV др. с.), на которых получаются промежуточные продукты почти всех классов крупности. На других этапах измельчения (шлифовочный и размольный процессы, вымол в драном и размольном процессах) для оценки их эффективности используют величину частного извлечения (выход муки), хотя возможна оценка и по другим фракциям, например выходу крупок в шлифовочном процессе.

Для более полного  представления об эффективности процесса измельчения определяют такие показатели, как коэффициент извлечения (k_и) и величину относительной деформации (ε), которые показывают относительное приращение количества извлекаемых частиц через определенный номер сита либо приращение их поверхности.

Качественные показатели процесса измельчения: зольность различных  продуктов измельчения зерна; цвет муки и некоторых промежуточных  продуктов, определяемых на цветомере; содержание клетчатки в различных зерновых продуктах; содержание крахмала в оболочечных продуктах, определяемое методом поляриметрического анализа.

Зольность широко используют для оценки качества продуктов общего и частного извлечения (крупок, дунстов и муки), а также оболочечных (сходовых) продуктов. Цвет муки – оперативный показатель товарного качества муки. Содержание клетчатки в зерновых продуктах служит наиболее полным показателем их качества. Однако этот показатель применяют в практике редко из-за сложности и длительности анализов по определению этого показателя. Содержание крахмала в оболочечных продуктах – это эффективный показатель степени их вымола. Так как крахмал содержится в основном в эндосперме, то его наличие в оболочечных продуктах сведительствует о степени вымола частиц эндосперма.

Энергосиловые показатели процесса измельчения удельный расход электроэнергии на получение определенного продукта; удельный расход электроэнергии на приращение новой поверхности измельчаемых зерновых продуктов; удельный расход электроэнергии на измельчение образца зерна.

Удельный расход электроэнергии на получение определенного продукта для относительной оценки процесса измельчения. Удельный расход электроэнергии на приращение новой поверхности измельчаемых частиц наиболее полно характеризует процесс измельчения по энергозатратам. Удельный расход электроэнергии на измельчение образца зерна до определенной крупности применяют для оценки размолоспособности отдельных сортов зерна.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Основы теории процесса измельчения

 

Процесс измельчения  зерна отличается высокой сложностью. Его теория еще недостаточно разработана, имеющиеся теоретические положения лишь односторонне раскрывают сущность процесса. Энергетическая теория рассматривает процесс измельчения с позиций затрат энергии. Обобщенная зависимость удельного расхода электроэнергии на измельчение твердых материалов (по Ребиндеру) представлена в виде:

                      А = А_у.п + А_о.п,                                     (3)

где А_у.п – удельный расход электроэнергии на упругие и пластические деформации измельчаемого материала; А_о.п –удельный расход электроэнергии на образование новых поверхностей.

 

Эта зависимость хорошо согласуется с экспериментальными данными по деформированию и разрушению зерна. Установлено (А.Р. Демидов и  др.), что процесс деформирования и разрушения зерна состоит из трех фаз. Для первой фазы характерны упругие деформации, подчиняющиеся закону Гука. Для второй – пластические деформации и развитие микротрещин. В третьей фазе происходит разрушение зерновки при значительном росте удельного расхода электроэнергии. В зависимости от структурно-механических свойств и влажности зерна его прочностные и деформативные свойства изменяются, однако общая характеристика разрушения остается практически постоянной.

Удельный расход электроэнергии на упругие и пластические деформации можно представить в виде зависимости:

,

где n – число циклов деформирования частиц измельчаемого материала; σ_р -

разрушающее напряжение для материала; V  ̶  объем измельчаемой частицы; E – модуль упругости материала.

 

Из приведенной зависимости можно установить, что затраты электроэнергии на упругие и пластические деформации можно снизить приуменьшении числа циклов нагружения (n), объема измельчаемых частиц (υ), а также при снижении разрушающегося наприжения в результате соответствующей подготовки материала (зерна).

Удельный расход электроэнергии на образование новых поверхностей при измельчении материала можно  выразить следующим образом:

А_о.п = К_s∆S_a,

где К_s – энергия на образование единицы новой поверхности данного материала; ∆S –общее приращение поверхности материала; а= (S_к/S_и)ⁱ  -безразмерный коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей измельчаемой машины и условий измельчения (условия измельчения характеризуют показатель степени измельчения i).

Из этой зависимости  видно, что удельный расход электроэнергии зависит от дисперсности измельчаемого материала. Поэтому дисперсность материала необходимо принимать исходя из требований технологии.

В. А. Бутковский рассматривает обобщенную зависимость удельного расхода  электроэнергии на измельчение твердых материалов в виде трех слагаемых: удельного расхода электроэнергии на упругие и пластические деформации; удельного расхода электроэнергии на образование новых поверхностей и удельного расхода электроэнергии, затрачиваемой на деформацию и изнашивание рабочих органов измельчающих машин, т. е.

А = А_у.п + А_о.ц +А_д.н

Из этого следует, что  для снижения удельного расхода  электроэнергии на измельчение необходимо повысить износостойкость рабочих  органов измельчающих машин

Энергетическая теория процесса измельчения позволяет понять процесс только с его количественной стороны. Однако при избирательном измельчении неоднородных материалов (каким является зерно) важно оценить качественное изменение в измельчаемом материале. Для объяснения некоторых количественно-качественных изменений в материале при его измельчении можно использовать теоретические положения, разработанные В. Д. Кузнецовым, С. Д. Хусидом и др. В. Д. Кузнецов считает, что при измельчении твердых материалов важно учитывать не только величину разрушающих усилий, но и скорость их положения к деформируемому телу, которую он назвал скоростью деформирования.

Аналитическое выражение скорости деформирования W(c^-1) можно записать, как

W = dε / dt ,

где ε – относительная  деформация; t – время деформирования (разрушения).

При этом установлено, что  изменение скорости для формирования приводит к изменению характера  само деформации. Повышение скорости деформирования твердых материалов, как правило, приводит к хрупкому разрушению, что объясняется изменением предела и текучести.