Основные положения об измельчении зерна

10.11.2014

Измельчение зерна до определенной крупности на мукомольных заводах является решающей операцией в технологическом процессе производства муки.
От правильно построенного процесса измельчения зависят:
• рациональное использование зерна, т. е. максимальное извлечение муки определенного качества;
• хлебопекарные достоинства муки (крупность, зольность, цвет, биологическая целостность частиц эндосперма);
• производительность измельчающих машин;
• расход энергии на единицу вырабатываемой продукции;
• себестоимость продукции;
• уровень выходов муки;
• экономические показатели работы всего предприятия.
Процесс измельчения зерна и получаемых промежуточных продуктов осуществляется на вальцовых станках различной конструкции. На рисунке 82 показан вальцовый станок БВ, который можно использовать на мукомольных заводах как с механическим, так и с пневматическим внутризаводским транспортом. Вальцовый станок состоит из двух самостоятельно работающих половин, размещенных в одной станине 9. Рабочими узлами каждой половины станка являются: два чугунных мелющих вальца, вращающихся навстречу друг другу с разной скоростью; питающий механизм, состоящий из бункера, двух питающих валков и регулировочной заслонки; привально-отвальный автомат 7 для сближения и разведения рабочих вальцов; винтовой механизм 6 для настройки рабочего зазора и параллельности рабочих вальцов; механизм точной настройки 10; приводное устройство 8.

Продукт измельчается в клиновидном, сужающемся книзу пространстве между рабочими вальцами. В связи с разностью скоростей вращения вальцов разрушение частиц происходит между ними в результате деформации сжатия и сдвига.
Питающий механизм вальцового станка служит для равномерной и непрерывной подачи продукта в мелющую зону по всей длине рабочих вальцов.
Измельченный продукт поступает в бункер станка, попадает в приемную чашу пневмоприемника, захватывается воздухом, поднимается на верхний этаж мукомольного завода и поступает в разгрузитель над рассевом.
На мукомольных заводах с механическим транспортом приемная чаша в станке не устанавливается, и измельченный продукт проходит через выпускной конус на нижний этаж и направляется на норию.
Вальцовые станки выпускают трех размеров (в зависимости от длины и диаметра вальцов): 1000х250 мм, 800х250 мм и 600х250 мм.
На поверхности вальцов, вдоль их.образующей, наносятся нарезки — рифли. На характер измельчения продуктов влияют: форма рифлей, количество их на 1 см окружности вальца, уклон рифлей к оси вальца и взаиморасположение рифлей верхнего и нижнего вальца. При длительной эксплуатации существенным фактором становится сохранность рифленой поверхности.
На процесс измельчения большое влияние оказывает также величина угла острия и угла спинки. Эти параметры определяют производительность вальцового станка, выход и качество муки, а также величину удельного расхода энергии.

На рисунке 83 показано поперечное сечение рифли. Профиль рифли имеет короткую грань (abсd) — грань острия и длинную грань (abgf) — спинку. Угол между этими гранями Θ называется углом заострения рифлей. Угол между гранью острия и радиусом вальца, проходящим через вершину рифли, называется углом острия α, а угол между этим радиусом и спинкой называется углом спинки β. Сумма углов острия и спинки (α+β) составляет угол заострения 0. Если через вершину рифли а провести касательную AB к окружности вальца, то угол между этой касательной и гранью острия (abсd) называют углом резания.
Расстояние между вершинами соседних рифлей, измеренное по окружности, называется шагом рифлей t. Высотой рифли h называется расстояние между окружностью впадин и окружностью выступов, замеренное по радиусу вальца.
Количество рифлей на 1 см длины окружности вальцов в драном процессе устанавливается от 3,5 до 9 и в шлифовочном и размольном процессах — от 9 до 11. Количество рифлей на 1 см длины окружности вальца определяет степень измельчения продукта.
Рифли нарезают под углом к образующей вальца. Уклон рифлей У измеряется в процентах и колеблется от 4 до 14%, увеличиваясь от первых драных систем. Максимальный уклон 10—14% используется при помоле твердой пшеницы, сортовых помолах ржи и обойных помолах.
На верхнем и нижнем вальце нарезают одинаковые по профилю и количеству рифли, в одном направлении и с одинаковым уклоном (см. рис. 83). При вращении вальцов навстречу друг другу происходит пересечение рифлей во многих точках. Количество пересечений пропорционально количеству рифлей на 1 см длины вальца и уклону рифлей.
Правильный выбор уклона рифлей влияет на интенсивность измельчения продукта и на качество извлеченных продуктов. С увеличением уклона рифлей больше рекомендуемых величин количество крупок и дунстов уменьшается, а зольность их возрастает.
Рифли на поверхность вальцов наносят на специальном шлифовально-рифельном станке.
В зависимости от взаиморасположения в зоне измельчения граней острия и спинки парноработающих вальцов различают четыре положения. На рисунке 84, а показано, как зерно, попав в зону измельчения, поддерживается гранью острия медленно вращающегося вальца (показан одной стрелкой) и измельчается при ударе по нему гранью острия быстровращающегося вальца. Такое взаиморасположение рифлей называется «острие по острию». В соответствии с этим положение б называется «острие по спинке», в — «спинка по острию», г — «спинка по спинке».

Выбор взаиморасположения рифлей определяется видом помола, задачей, стоящей перед системой измельчения, и качеством перерабатываемого зерна. Наиболее эффективное измельчение с образованием крупообразного продукта происходит при взаиморасположении рифлей «острие по острию», когда разрушение происходит в основном в результате скалывания.
Мягкое воздействие на продукт происходит при расположении рифлей «спинка по спинке». В этом случае получается большее количество частиц мелких фракций и муки.
Взаиморасположение рифлей «острие по острию» используется при обойных помолах, сортовых помолах ржи, на 2—3 системах драного процесса при сортовых помолах низкостекловидной пшеницы, в драном и шлифовочном процессах помолов твердой пшеницы в макаронную муку. В последних двух случаях рекомендуемое взаиморасположение рифлей способствует получению максимально возможного количества крупок. Расположение рифлей «спинка по спинке» при сортовых помолах пшеницы позволяет получать круподунстовые продукты и муку более низкой зольности.
За последнее время на шлифовочных, размольных и сходовых системах при Многосортных помолах пшеницы начали применяться вальцы с шероховатой поверхностью. Это позволяет снизить зольность получаемой муки и увеличить выход высоких сортов. Степень шероховатости вальцов выбирают с учетом системы технологического процесса и фактических удельных нагрузок. Шероховатую поверхность наводят на специальном станке при помощи электроимпульсной обработки вальцов.
При всех видах помолов скорость быстровращающегося вальца должна быть 6 м/с. Рекомендуется несколько снижать скорость на вымольных системах. Для повышения извлечения при высоком качестве дунстов допускается увеличивать скорость на первых размольных системах до 8 м/с. Скорость быстровращающегося вальца влияет на интенсивность измельчения продуктов.
Отношение скорости быстровращающегося вальца к скорости медленно вращающегося (дифференциал, обозначаемый на схемах буквой «К») в драном процессе многосортных и односортном помолах пшеницы, сортовых и обойных помолах ржи принимается 2,5, в остальных случаях — 1,5. Большой дифференциал обеспечивает более интенсивное измельчение, поэтому использование дифференциала 2,5 при измельчении недостаточно подготовленных круподунстовых продуктов ухудшает качество получаемой муки.
Перечисленные параметры работы вальцовых станков указаны в схеме помола, утвержденной для каждого предприятия. На степень измельчения перерабатываемых продуктов большое влияние оказывает состояние рабочей поверхности вальцов.
Эффективность работы вальцового станка предусматривает измельчение продукта до определенной крупности и получение продуктов высокого качества. При определенных оптимальных параметрах работы мелющих вальцов (нарезка, скорость вращения) эффективность размола зависит от нагрузки на мелющую линию, режима измельчения и стабильности подачи продукта на измельчение.
Обобщающим показателем использования вальцовой линии по всему технологическому процессу является удельная нагрузка в килограммах на 1 см общей длины мелющих вальцов в сутки (она определяется как частное от деления производительности мукомольного, завода на общую длину, вальцовой линии).
Далее приведены нагрузки на вальцовые станки по видам помола, которые рекомендуются Правилами организации и ведения технологического процесса для действующих мукомольных заводов.
Процесс измельчения зерна на мукомольных заводах протекает в следующей последовательности. Зерно, очищенное от примесей и подготовленное к помолу, поступает в вальцовый станок I драной системы, где дробится вальцами на частицы разных размеров. Измельченная смесь направляется на просеивающую машину — рассев, где она рассортировывается на фракции по крупности и качеству и каждая фракция направляется для дальнейшей обработки на последующих системах.
Вальцовый стенок и рассев, на котором просеивается измельченный на этом станке продукт, представляют собой единую систему технологического процесса. Поэтому когда говорят о какой-либо системе, то следует понимать, что речь идет одновременно о вальцовом станке и рассеве, обслуживающем данный станок.
Измельчение зерна на мукомольных заводах является решающим этапом технологического процесса.
Обойную муку получают в результате полного измельчения всего очищенного от примесей зерна, вместе с оболочками, до определенной крупности. При таком помоле остатки неизмельченных оболочек выделяются в количестве 1—2%.
Процесс выработки сортовой муки гораздо сложнее. Его строят так, чтобы при измельчении получить максимальное количество внутренней части эндосперма в виде крупок, которые затем после дополнительной обработки измельчают в муку. Оболочки зерна должны быть по возможности сохранены от измельчения и выделены как отруби.
Поэтому на мукомольных заводах сортового помола зерно измельчают многократно и последовательно.
При выработке сортовой муки в процессе измельчения зерна учитываются структурно-механические свойства оболочек и эндосперма. Более вязкие оболочки должны быть отделены от эндосперма с минимальным их измельчением с тем, чтобы затем частицы эндосперма, освобожденные от оболочек, измельчить до крупности муки.
Процесс размола зерна в сортовую муку должен:
- обеспечить наибольшее извлечение центральной части зерна — эндосперма и довести его путем дальнейшего измельчения до определенной крупности. Получаемая мука должна содержать минимальное количество частиц оболочек и зародыша. Выход муки должен быть не ниже расчетного, установленного для данного вида помола, с учетом качества перерабатываемого зерна;
- на этапах размола соблюдать установленные для данной помольной партии зерна режимы измельчения, не допускать излишнего дробления оболочек и зародыша;
- обеспечить стабильное ведение измельчения зерна и продуктов его переработки на всех системах процесса размола. Соблюдать это требование необходимо для ритмичной работы всего предприятия.