Научное обоснование методов комплексной интенсификации размольного процесса

31.10.2014

Размольный этап в структуре технологического процесса соргового помола зерна пшеницы характеризуется наибольшей развитостью, материало- и энергоемкостью. Нa комплектном оборудовании он реализуется на 11-12 размольных системах, что составляет 54...58 % общей протяженности вальцовой линии и 37,5 % общей просеивающей поверхности рассевов.
Потребление электроэнергии в размольном этапе составляет 50...55 % общих затрат электроэнергии на измельчение, из них на системах первого качества — 48 %. При этом в размольном этапе перерабатывается только 60...65 % общего объема зернопродуктов, в том числе на системах первого качества 40...45 %.
Приведенные сведения позволяют обоснованно принять для анализа размольные системы первого качества. Кроме этого, как будет показано далее, на этих системах наиболее высокие удельные затраты электроэнергии.
Сравнительная оценка количественно-качественных характеристик продуктов до и после измельчения. Оценка произведена по данным собственных исследований работы размольных систем Одесского, Кулиндоровского, Николаевского, Херсонского комбинатов хлебопродуктов во втором и первом полугодиях 2000 и 2001 гг. и опубликованных сведений о работе ведущих предприятий отрасли. Результаты обобщенных исследований гранулометрического состава по данным публикаций приведены в табл. 3.4. В табл. 3.5 приведены усредненные значения результатов собственных исследований. Следует отметить, что данные по гранулометрическому составу приведены без учета доизмельчения продукта в энтолейторах и деташерах рассматриваемых систем.

Научное обоснование методов комплексной интенсификации размольного процесса

Распределение классов крупности в табл. 3.4 и 3.5 свидетельствует об их сопоставимости, а в отдельных случаях и о полной идентичности. Каждый класс крупности табл. 3.5 был подвергнут микроскопическому анализу и анализу на зольность в соответствии с действующими стандартными методиками. Полученные результаты микроскопических исследований можно считать обобщенными для размольного процесса на комплектном оборудовании ввиду идентичности способа измельчения, режимов систем с однотипным измельчающим оборудованием и сопоставимости гранулометрического состава. Микроскопический анализ продуктов, поступающих на измельчение, показывает, что все классы крупности на 95 % и более представлены отделенными друг от друга частицами эндосперма и оболочек. Причем содержание частиц эндосперма только на первой размольной мелкой системе снижено до 74,8 %, а на остальных превышает 87 %. Следовательно, на первых трех размольных системах измельчается достаточно однородный по составу продукт, представленный практически эндоспермом зерна. Усредненные значения влажности эндосперма по классам и системам находятся в пределах 15,5... 16,5 %, что, согласно исследованиям многих ученых, способствует хрупкому разрушению.
Научное обоснование методов комплексной интенсификации размольного процесса

Содержание отдельных частиц эндосперма и оболочек в продуктах измельчения, рассматриваемых размольных систем, увеличилось до 100 % (табл. 3.5). Соотношение частиц оболочек и эндосперма в крупных классах изменилось на диаметрально противоположное, а в мелких (дунсты) — незначительно. Этот факт является подтверждением избирательности процесса измельчения на размольных системах.
Соотношение классов крупности в рассматриваемых продуктах также изменилось на диаметрально противоположное. Измельченные продукты на 42...68 % и 24...53 % представлены соответственно мукой и мягким дунстом. Его содержание указывает на реальную возможность интенсификации размольного процесса, направленную на повышение выхода муки за счет измельчения мягкого дунста.
Обоснование выбора показателей и критериев оценки технологической эффективности. Анализ их численных значений.
В мукомольном производстве технологическую эффективность размольного процесса рекомендуют оценивать извлечением муки и ее зольностью. Приемлемость этих двух показателей признала многолетняя практика эксплуатации размольных систем. Очевидно, это связано с тем, что извлечение и зольность непосредственно характеризуют количество и качество готовой продукции. С точки зрения физики, основных задач и совершенствования самого процесса, принятая его производственная оценка неприемлема. Аналогичное заключение можно сделать и при использовании этих показателей для определения заданного режима, выбора способа измельчения или самого измельчителя, так как необходимо решать достаточно сложную задачу поиска согласованного оптимума по нескольким показателям, которая к тому же имеет и неоднозначное решение.
В научных основах технологии сортового помола зерна пшеницы технологическая эффективность процесса измельчения определяется рядом критериев. Их анализ показывает, что наиболее приемлемыми для оценки размольного процесса являются критерии Г. И, Креймермана и С. Л. Маевской, Г. Егорова и А. Маралона, А, И. Айзиковича и А Н. Николенко и автора данной работы.
Полный анализ критериев предполагает проведение объемных аналитических исследований. Поэтому в данной работе ограничимся анализом их численных значений, которые приведены в табл. 3.6. Отсутствие значений критерия Л. Е. Айзиковича и А. Н. Николенко объясняется появлением отрицательных чисел в рассматриваемых диапазонах показателей.
Научное обоснование методов комплексной интенсификации размольного процесса

Сопоставление приведенных значений указывает на следующее: наиболее низкие значения имеет критерий Егорова и Маралова; критерии Креймермана, Маевской и Ильина имеют равные или близкие значения, преимущественно их значения находятся в диапазоне 42...54 %, а максимальное не превышает 67,2 % при теоретически возможном — 100 %. Следовательно, эти критерии имеют узкую область существования и, как следствие, низкую чувствительность. Комплексный критерий автора выгодно отличается от рассмотренных, так как имеет близкий к теоретическому диапазон изменений, а следовательно, и большую чувствительность.
Соответствие механизма разрушения особенностям структурно-механических свойств измельчаемых продуктов.
Современная наука и практика измельчения располагает огромным арсеналом измельчительных машин. Их разработка и внедрение, прежде всего, объясняются стремлением многих поколений ученых и конструкторов создать измельчители, в большей мере отвечающие широкому разнообразию структурно-механических свойств измельчаемых материалов. J. Kelleher считает, что степень несоответствия измельчителя структурно-механическим свойствам прямо пропорциональна расходу энергии на измельчение. Принимая это за аксиому, можно сформулировать основное условие достижения минимального расхода энергии на измельчение — усилия рабочих органов измельчителя создают в измельчаемом материале разрушающие напряжения, соответствующие минимальному расходу энергии. В технологии измельчения зерна пшеницы это особенно актуально, так как само зерно и продукты его размола относятся к анизотропным телам.
Общепринятой энергетической единицей оценки процесса измельчения является расход электроэнергии, отнесенный к единице массы измельчаемого продукта. Однако па затраты энергии, при прочих равных условиях, существенное влияние оказывает гранулометрический состав продукта до и после измельчения. Поэтому соответствие механизма разрушения в вальцовом станке особенностям структурно-механических свойств измельчаемых круподунстовых продуктов предлагается оценить по законам Риттингера и Бонда. Для этого были рассчитаны значения индексов работы по Бонду и коэффициентов пропорциональности Риттингера для каждой размольной системы по данным, приведенным в работах, и результатам собственных исследований работы Одесского и Кулиндоровского КХПв период 1999—2001 гг. (табл. 3.7). Полученные значения были выражены в процентах относительно общих индекса работы и коэффициента пропорциональности для размольных систем первого качества. Отношение относительного значения удельных энергозатрат к относительному значению индекса работы и коэффициента пропорциональности по системам было принято за критерий оценки соответствия механизма разрушения особенностям структурно-механических свойств. Чем ниже численное значение этого критерия, тем в большей степени энергия, потраченная на измельчение, переходит в конкретную работу по уменьшению крупности измельчаемого продукта.
Научное обоснование методов комплексной интенсификации размольного процесса

Анализ численных значений критериев табл. 3.8 показывает, что в большей мере структурно-механическим свойствам соответствует механизм разрушения на пятой размольной системе и меньшей — на первой размольной системе, где критерий достигает максимального значения. Такой характер зависимости наблюдается на всех системах как при расчетах по закону Бонда, так и по закону Риттингера.
Научное обоснование методов комплексной интенсификации размольного процесса

Методы комплексной интенсификации размольного процесса. Проведенный анализ работы вальцовых станков на размольных системах первого качества позволяет сделать следующие выводы:
— повышение выхода муки на размольных системах первого качества возможно за счет интенсификации процесса измельчения, направленной на снижение содержания дунстов в продуктах измельчения;
— механизм разрушения в вальцовых станках на системах первого качества в меньшей мере соответствует структурно-механическим свойствам обогащенных крупок и в большей — дунстам;
— оценку эффективности размольного процесса следует проводить по комплексному критерию, как более чувствительному;
— сокращение энергозатрат и протяженности процесса возможно за счет повышения извлечения муки на размольных системах и применения способов измельчения, в большей степени соответствующих структурно-механическим свойствам измельчаемых продуктов.
Сформулированные выводы позволяют обоснованно подойти к определению методов комплексной интенсификации размольного процесса. Определим их в совокупности с результатами исследований, выполненными ранее:
— повышение концентрации крупных частиц в зоне измельчения;
— многократное приложение разрушающих усилий с интенсивностью соответствующей пределу прочности измельчаемого продукта и периодичностью, согласованной с его релаксационными свойствами;
— генерирование усилий сжатия и сдвига инерционными силами с применением гибких кинематических связей;
— генерирование усилий сдвига посредством трения качения основного рабочего органа по измельчаемому продукту.
Конструктивным решением, обеспечивающим реализацию приведенных эффектов, может быть планетарный механизм с гибкой кинематической связью между водилом и сателлитами и вращением последних вокруг собственной оси за счет сил трения качения их гладкой цилиндрической поверхности о гладкую цилиндрическую поверхность корпуса.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: