ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЗЕРНОВОЙ МАССЫ ОТ ПРИМЕСЕЙ

•

СПОСОБЫ И МАШИНЫ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ИЗ ЗЕРНА ПРИМЕСЕЙ

Зерновая масса, поступающая в приемное отделение перерабатывающего предприятия, представляет собой смесь, которая состоит из зерна основной культуры и зерновых, сорных, органических, минеральных и металломагнитных примесей.

Переработка зерновой массы предполагает ее очистку, сепарирование, а в некоторых случаях и сортирование.

Очистка — процесс отделения посторонних примесей от исходного сыпучего материала.

Сепарирование — процесс разделения сыпучих материалов на фракции, различающиеся физическими свойствами и геометрическими размерами.

Сортирование — процесс разделения сыпучих продуктов (в основном зерновых культур) на фракции, одинаковые по размеру и форме.

Переработка зерновой смеси основана на использовании различий физико-механических (технологических) свойств ее компонентов. К наиболее важным свойствам, используемым в технологических операциях переработки зерновой смеси, относятся аэродинамические свойства, геометрические размеры, форма и характер поверхности, плотность и некоторые другие.

С учетом этих свойств разработаны и используются в производстве способы очистки, сепарирования и сортирования зерна, а также машины, позволяющие их реализовывать (табл. 1.1). Кроме этого при обработке некоторых зерновых продуктов применяют электростатический, диэлектрический, фотоэлектрический (по цвету) способы, а также разделение в поле коронного разряда.

Пневмосепарирование (аэродинамическое воздействие) основано на различии сопротивлений, оказываемых отдельными частицами зерновой смеси воздушному потоку, что обусловлено их различными аэродинамическими свойствами.

Аэродинамические свойства компонентов зерновой смеси характеризуются критической скоростью v_Kp и коэффициентом парусности к,,

где g — ускорение свободного падения, м/с².

Критическая скорость — это скорость воздушного потока, при которой частица находится во взвешенном состоянии (витает) в воздушном вертикальном канале. Критическая скорость (скорость витания) зерна основных культурных растений и примесей существенно различается. Так, для ячменя она составляет 8,5... 11,7 м/с; пшеницы —8,9...11,5; ржи — 8,5... 10,8; овса — 7,2...9,8; куколя — 6,3...9,9; овсюга — 5,4...6,8; легких сорняков — 5...6,8 м/с. С увеличением скорости витания примесей эффективность их отделения снижается.

Коэффициентом парусности оценивают способность частиц оказывать сопротивление воздушному потоку: чем больше парусность частиц, характеризуемая коэффициентом к„, тем меньше может быть скорость воздуха, необходимая для выделения их из общей массы вороха, и наоборот.

В современных зерноочистительных машинах применяют несколько способов очистки зерна с использованием воздушного потока:

сепарирование в воздушном вертикальном потоке;

сепарирование в наклонном или поперечном воздушном потоке;

воздушное сепарирование с использованием поля центробежных сил;

воздушное сепарирование с использованием кинетической энергии компонентов сепарируемой смеси;

пневмоситовое сепарирование;

аэромеханическое сепарирование зерна в условиях внутрицехового пневмотранспорта.

Благодаря конструктивной простоте и компактности устройств, с помощью которых осуществляется сепарирование зерновой смеси в воздушном вертикальном потоке, этот способ получил на практике наибольшее распространение и составляет основу технологического процесса современных воздушных и зерновых сепараторов отечественного и зарубежного производства.

Наибольшее влияние на эффективность пневмосепарирования оказывают удельная нагрузка продукта на канал, средняя скорость воздушного потока, выровненность воздушного потока, физикомеханические свойства примесей сепарируемой смеси и степень ее засоренности, размеры и конструктивное решение пневмосепарирующих каналов, начальная скорость и условия ввода сепарируемой смеси в пневмосепарирующий канал и др.

Ситовое сепарирование осуществляют при помощи зерноочистительных сепараторов и сортирующих машин. Применяемые в них сита по способу изготовления классифицируют на штампованные из металлических листов, тканые металлические и полимерные сетки. Штампованные металлические сита с круглыми, продолговатыми (прямоугольными) и треугольными отверстиями часто называют решетами. Рабочие размеры этих сит — соответственно диаметр, ширина и сторона правильного треугольника. Номер сита — это увеличенный в 10 раз рабочий размер отверстия в миллиметрах.

Часть сыпучего продукта, размеры частичек которого меньше размеров ячеек сита, проходит через ситовую поверхность и называется проходом, а частицы продукта, которые не проходят по размерам сквозь отверстия сита и ссыпаются с него через край, образуют сход.

Процесс сепарирования движущегося сыпучего продукта состоит из двух одновременно происходящих стадий. На первой стадии — самосортировании —частицы меньшего размера, с большой плотностью, меньшим значением коэффициента внутреннего трения и с удобной обтекаемой формой перемещаются из верхних слоев в нижние и достигают поверхности сита. Вторая стадия — собственно просеивание частиц — происходит при относительном движении их по ситу.

Чтобы процесс сепарирования протекал эффективно, для каждой стадии требуется определенный кинематический режим движения сита: при увеличении ускорения улучшается самосортиро- вание, а при ограничении максимально допустимых пределов ускорения успешно осуществляется просеивание.

Вместе с тем существенное влияние на эффективность сепарирования зерновой смеси оказывает засорение отверстий сит, что необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации зерновых сепараторов.

Ячеистое сепарирование применяют, когда необходимо разделить компоненты зерновой смеси, существенно различающиеся по длине. Разделение по длине производят в машинах с ячеистой вращающейся рабочей поверхностью — триерах.

Сепарирование по плотности осуществляется в процессе отделения минеральных примесей, характеризующихся более высокой плотностью, чем зерновая часть смеси. По геометрическим размерам и аэродинамическим свойствам такие примеси настолько близки к зерновкам основной культуры, что не могут быть выделены на ситах, в триерах или воздушным потоком, поэтому такие примеси относят к трудноотделимым.

В некоторых случаях по плотности разделяют само зерно на фракции, различающиеся технологическими свойствами. При этом разделение по плотности можно осуществлять с просеиванием и без него. Технологический процесс первого типа реализуют при помощи концентраторов, а второго — камнеотделительных машин.

Магнитное сепарирование основано на выделении из движущегося сырья или продукта разнообразных по форме, размерам и происхождению металломагнитных примесей.

Воздушные сепараторы подразделяют на две группы: с разомкнутым и замкнутым циклом воздуха. К первой группе относят аспирационные колонки, применяемые на крупяных заводах, и пневмосепараторы, применяемые на мукомольных заводах с пневмотранспортом. Пневматические сепараторы наряду с очисткой выполняют функции циклонов-разгрузителей в сети пневмотранспорта, т. е. отделяют зерно от транспортирующего воздуха.

Ко второй группе относят воздушные сепараторы типа дуаспи- раторов, применяемые в основном в крупяном производстве.

Ситовые сепараторы, применяемые в перерабатывающей промышленности, классифицируют на следующие виды.

• 1. По конструкции ситовой поверхности: с плоскими и барабанными ситами. Машины с барабанными ситами могут быть с горизонтальной и вертикальной осью вращения рабочего органа.
• 2. По способу придания продукту движения: с неподвижными ситами; с возвратно-поступательным, круговым поступательным и вибрационным движением сит.
• 3. По конфигурации ситовой поверхности: цилиндрические; конические, призматические и пирамидальные.

Триеры классифицируют в зависимости от назначения и типа рабочего органа (вида ячеистой поверхности).

Триеры, отделяющие от зерновой смеси короткие примеси (куколь, гречишку, битое зерно), называют куколеотборочными, а выделяющие длинные примеси (овсюг, овес, ячмень) — овсюгоотборочными машинами.

По конструктивному исполнению основных рабочих органов триеры подразделяют на цилиндрические и дисковые.

Цилиндрические триеры в зависимости от окружной скорости могут быть тихоходными (v = 0,3...0,5 м/с) и быстроходными (v= 1,2...1,5 м/с). Тихоходные триеры выпускают с наружным сетчатым цилиндром и без него. Первые применяют для очистки зерна от коротких и длинных примесей и его сортирования по толщине, вторые — главным образом для контроля отходов. Быстроходные цилиндрические триеры используют для очистки зерна от коротких и длинных примесей, а также для сортирования семян.

Дисковые триеры выпускают однороторными и многороторными.

Камнеотделительные машины, применяемые в перерабатывающей промышленности, делятся на три группы: вибрационные, вибропневматические и гидродинамические.

В основе рабочего процесса машин первой группы лежит использование инерционных сил, возникающих в сыпучей среде при колебаниях сортирующей поверхности. В этих машинах зерновая смесь совершает круговое поступательное движение в горизонтальной плоскости.

Во вторую группу входят машины, в которых используется восходящий поток в сочетании с колебаниями сортирующей поверхности. Эти машины совершают возвратно-поступательное движение зерновой смеси в горизонтальной плоскости.

К третьей группе относятся машины, в которых минеральные примеси осаждаются в потоке воды. С точки зрения эффективности разделения этот способ дает хорошие результаты. Однако у него есть и существенный недостаток — необходимость последующей сушки зерна и отходов.

Магнитные сепараторы в зависимости от способа удаления металломагнитных примесей делятся на сепараторы с верхним и нижним расположением магнитов, а также на барабанные магнитные сепараторы с вращающейся немагнитной обечайкой.