1.2. Подготовка ячменя к солодоращению

1.2.1. Приемка ячменя

Наиболее распространенным видом доставки ячменя является бестарная перевозка. Для быстрой разгрузки транспортных средств необходимо предусмотреть несколько вместительных бункеров для ячменя, способные вместить содержимое одной транспортной единицы (1-8 бункеров по 10-25 т ячменя).

Доставленный ячмень подвергают контрольному взвешиванию с помощью мостовых весов, на которые заезжают сначала груженые, а затем разгруженные автомашины, но чаще автоматические весы устанавливают в приемном транспортном устройстве и на этих весах взвешивают зерно до и после предварительной очистки.

Рекомендуется проверять доставленное сырье на соответствие принятым образцам, причем отбор достоверной средней пробы осуществляют с помощью пробника. Быстро определить влажность и всхожесть ячменя, а также содержание в нем белка позволяют ускоренные методы. Тем самым можно спланировать сушку и, соответственно, охлаждение, храня на складе ячмень в зависимости от содержания в нем белка

1.2.2. Транспортное оборудование

На солодовенном предприятии задачи транспортировки могут различаться в зависимости от типа перемещаемого материала: ячменя, свежепроросшего или высушенного солода, объемы которых соответствующим образом рассчитываются. Для повсеместно используемого в настоящее время бестарного транспортирования ячменя применяют механическое и пневматическое подъёмно-транспортное оборудование.

На механических установках горизонтальное и вертикальное транспортирование производится при помощи различных устройств. Горизонтальное транспортирование осуществляется шнековыми и лотковыми цепными ленточными транспортерами, реже - по трубам, скребковыми и вибро транспортерами. Подъем в вертикальном направлении осуществляют с помощью ковшового транспортера. Перемещать ячмень на предприятии в любом направлении без применения ручного труда позволяет комбинирование устройств для транспортирования в горизонтальном направлении с ковшовыми устройствами.

Механические устройства отличаются высокой производительностью (до 100 т/ч) и потребляют небольшое количество энергии (особенно в случае комбинирования лотковых цепных и ковшовых транспортеров). Транспортируемый материал не повреждается.

При использовании пневматических транспортных устройств материал перемещается по трубам под действием разрежения или избыточного давления. Поток воздуха создается поршневыми воздуходувками или компрессорными установками с одно- или многоступенчатыми радиальными вентиляторами. Разрежение применяется для транспортирования материала из разных точек в одно место, а избыточное давление - в обратном случае. Широкие возможности открывает комбинирование обеих систем. Потребление энергии при пневматическом способе транспортирования в 10-12 раз выше, чем у механических установок. При высокой скорости подачи воздуха и при наличии острых колен или отводов воздуховодов существует опасность повреждения ячменя.

1.2.3. Очистка и сортирование ячменя

Поступивший на солодовенное предприятие ячмень не пригоден для солодоращения без специальной подготовки, так как в нем содержатся загрязнения (камни, пыль, ость, металлические предметы и т. д.), а также примеси, затрудняющие процесс солодоращения и снижающие качество солода - поврежденные зерна, их половинки, посторонние виды зерновых, семена трав. До начала проращивания все загрязнения и примеси следует удалить. В период уборки урожая, когда на солодовенное предприятие поступают большие объемы ячменя, при приемке возможна лишь предварительная грубая очистка зерна. Очистное устройство рассчитывают с учетом производительности приемных транспортных устройств. Аппарат для предварительной очистки служит для удаления загрязнений, затрудняющих хранение зерна, работу машин и механизмов, а также способных повредить элементы транспортеров и весы. Перед переработкой ячмень подвергается основной очистке и сортированию. При хранении ячменя в силосах предварительная грубая очистка зерна является обязательной.

Устройства для очистки ячменя устанавливают в пылезащитном исполнении в закрытых помещениях. Производительность предварительной очистки, как и приемных транспортных устройств, должна соответствовать объемам ежедневно поставляемого ячменя, а базой расчета производительности устройств основной очистки служит количество ячменя, составляющего суточную потребность замочного отделения.

Устройства для очистки состоят из нескольких частей, каждая из которых позволяет отделять только один определенный вид загрязнений. На небольших предприятиях все операции выполняются в одной машине, а на крупных производствах каждый аппарат устанавливают отдельно, и в этом случае очистное отделение может занимать несколько этажей. Применяемые виды оборудования рассмотрены далее.

1.2.3.1. Оборудование для предварительной очистки и сортировки (аспиратор) состоит из одинарного или двойного сита с продольными отверстиями размером 5,0 χ 25 мм и 1,5 χ 25 мм, приводимым в сотрясательное или колебательное движение с помощью эксцентрика или высокочастотной вибрации. Современные установки представляют собой вибрационные сита предварительной очистки, в которых благодаря вибрации достигается высокая производительность просеивания. Удаление сорных примесей осуществляется воздушным потоком, создаваемым в вертикальном воздушном сепараторе. Расход воздуха в нем при производительности 10 т/ч составляет около 45 м³/мин.

Аналогичную задачу выполняют также поточные сепараторы. Под действием собственной массы материал падает в шахту глубиной около 1 м, причем сбоку на материал направляется сильный поток воздуха. Камни и металлические частицы отклоняются меньше, чем зерна ячменя, полова и солома, и с помощью направляющих стенок поток ячменя разделяется на три фракции. Между зерном и загрязнениями (соломой, половой, остью и т. д.) образуется зона смеси, и последняя по трубопроводу вновь подается в машину. Легкие загрязнения (пыль и песок) попадают с воздушным потоком в вентилятор, отбрасываются к внешним стенкам воздуходувки и удаляются. Очищенный воздух на 95 % может быть использован повторно. При всей простоте конструкции такая установка имеет достаточную производительность.

1.2.3.2. Остеотделитель состоит из била, медленно вращающегося в барабане с рифленой поверхностью и вызывающего трение зерен о стенки барабана, что приводит к обламыванию остей, удалению грязи и внешних оболочек. При обработке сухого или слабого ячменя во избежание раскалывания зерен остеотделитель необходимо отключить; преимущество этого устройства состоит в возможности регулировать число оборотов.

1.2.3.3. Мощный магнитный сепаратор обычно представляет собой электромагнит в виде вращающегося барабана, к которому притягиваются все металлические предметы.

1.2.3.4. Камнеотборник предназначен для удаления мелких камней (размером с ячменное зерно). Зерно подается по всей ширине наклонного сита, которое продувается воздухом, поддерживающим ячмень во взвешенном состоянии. Более тяжелые частицы (камни и металлические предметы) остаются на сите и перемещаются вверх, где отводятся из машины. Необходимый расход воздуха в камнеотборнике производительностью 10 т/ч составляет 150 м³/мин.

1.2.3.5. Триер служит для удаления шарообразных загрязнений - половинок зерен ячменя и семян сорняков. Удаление половинок зерен и шарообразных частиц осуществляется в триерных цилиндрах из стальных листов с ячейками в виде карманов. Примеси собираются в ячейки, из которых они попадают в приемный желоб и отводятся из триера шнеком. Окружную скорость 0,55 м/с подбирают с таким расчетом, чтобы сила тяжести настолько превышала центробежную силу, что попавшие в ячейки семена и половинки зерен гарантированно падали в приемный желоб. Современные ультратриеры устанавливаются горизонтально. Если при этом путем вращающегося устройства ворошилки удается избежать образования вращающегося слоя, то площадь эффективной сортирующей поверхности увеличивается с 20-25 до 30 %.

Сортирующий эффект триера любой конструкции зависит от формы ячеек, причем штампованные ячейки должны иметь острые края. Следует учитывать, однако, неизбежный износ поверхности ячеек под действием кремниевой кислоты, содержащейся в плодовых оболочках. Привод триера должен быть равномерным, без толчков. Лучше всего для этого подходят звездчатые или конические зубчатые передачи. Полезная площадь сортирования относительно невелика и увеличивается благодаря высокой окружной скорости и наличию вращающегося устройства ворошилки. Условием надежной работы триера является правильная регулировка приемного лотка. Большое значение для высококачественного сортирования имеет правильная установка приемного желоба.

Если в отходах содержится много нормальных зерен, лоток устанавливают выше, в направлении вращения барабана. Если же в ячмене остаются семена сорняков или половинки зерен, то лоток следует опустить. Большое значение имеет и степень загрязнения зерна·, чем больше степень загрязнения ячменя, тем ниже производительность триера. В засушливые годы в неочищенном ячмене содержится больше колотых зерен, так как при обмолоте обезвоженные зерна легко повреждаются. Партии утолщенного (полного) ячменя труднее сортировать. Производительность триера зависит не только от полезной площади и степени загрязнения зерна, но и от равномерности подачи ячменя в агрегат, в связи с чем его оснащают регулируемым дозирующим устройством. Следует избегать перегрузки триера и его работы на холостом ходу.

Высокопроизводительный триер комплектуют дополнительным триером аналогичной конструкции, но меньшего размера. Он дополнительно сортирует отходы, полученные при очистке зерна на главном триере, и возвращает хороший ячмень из отходов. Размер его сортирующих отверстий обычно составляет 5,75 мм.

Производительность высокопроизводительного триера составляет 800 кг/м² в час, то есть примерно в четыре раза выше, чем у триера старой конструкции с цилиндром из оцинкованного железа и фрезерованными ячейками. Производительность триера старой конструкции обусловливается относительно небольшим наклоном цилиндра (6-10 %) и низкой окружной скоростью (0,3 м/с).

Контроль сортирования заключается, с одной стороны, в выявлении возможных загрязнений, а с другой - в проверке наличия в отходах целых ячменных зерен.

Удаление колотых зерен и семян обычно производят перед сортированием.

1.2.3.6. Устройство обеспыливания включает вентилятор, создающий ноток воздуха и удаляющий из ячменя пыль и легкие загрязнения, и пылесборники, в которых пыль отделяется и отводится (по возможности в месте ее возникновения). Удаление пыли является необходимым для уменьшения износа оборудования, а также во избежание риска пожаров, взрывов и инфицирования.

Простейшими пылесборниками являются пылевые камеры. В эти изолированные камеры поступает запыленный воздух, там его скорость уменьшается, частицы пыли оседают, а обеспыленный (хотя и не полностью) воздух выводят в атмосферу.

Другой тип пылесборника - это циклон, представляющий собой изготовленный из оцинкованной стали цилиндр, внизу переходящий в конус. Попадая в центробежный сепаратор, запыленный воздух в верхней части получает обратное направление и закручивается. Загрязнения отбрасываются центробежной силой к стенкам, надают вниз и удаляются через шлюзовой затвор, а очищенный воздух покидает циклон. Поскольку тончайшая пыль в циклоне не отделяется, отработанный воздух в помещения не возвращают, а удаляют в атмосферу. Повторную очистку воздуха рекомендуется производить с помощью пылеулавливающего фильтра, устанавливаемого в виде батарей из емкостей и характеризуемого тем же принципом действия, что и циклон. При меньшем диаметре емкости в нем достигается значительно более высокая скорость воздуха и повышается эффект отделения частиц, включая и тонкую пыль.

Тонкой очистки воздуха добиваются также с помощью рукавных пылеулавливающих фильтров. Форма рукава позволяет разместить большую фильтрующую поверхность в небольшом помещении. Различают две системы фильтров: в напорные рукавные фильтры воздух поступает сверху, проходит через рукав, а пыль задерживается на их внутренних стенках. Поверхность фильтра очищается решеткой, перемещающейся вверх и вниз. У всасывающих фильтров запыленный воздух попадает по системе рукавов в герметичный корпус, а очищенный воздух подается оттуда на сторону всасывания вентилятора. Внутренняя поверхность фильтров задерживает пыль, удаляемую с помощью простейшего отряхивающего механизма: нижняя часть рукавов укрепляется на общем основании - плите с отверстиями по диаметру рукавов, а верхние закрытые концы рукавов закреплены на несущих крестовинах, опирающихся с помощью жестких стержней на плиту-основание. Фильтрующие поверхности очищаются от скопившейся пыли автоматически с помощью механического или пневматического устройства. Всасывающие рукавные фильтры по сравнению с напорными характеризуются более высокой производительностью пылеудаления.

К системе улавливания пыли необходимо подключить не только отдельные аппараты отделения зерноочистки, но и все транспортное оборудование, силосы и сушилки ячменя - только таким образом можно обеспечить чистоту производства. Производительность установок улавливания пыли должна соответствовать заданным требованиям (по количеству очищаемого воздуха, числу и производительности подключенных аппаратов).

Максимальное содержание пыли в воздухе не должно превышать 50 мг/м³ или (в жилых районах) 20 мг/м³. Если для достижения первого значения достаточно циклонов, то для последнего требуется применение тканевых фильтров, позволяющих добиться значения до 10 мг/м³. Количество пыли в очищенном воздухе составляет около 0,02 %.

1.2.3.7. Сортирование ячменя необходимо для обеспечения равномерности замачивания, проращивания и измельчения солода, а также высокого выхода путем отделения слабых зерен. Сортирование ячменя осуществляют с помощью цилиндрических или листовых сит, располагаемых по-разному: цилиндры вращаются вокруг собственной оси, а квадратные, круглые или восьмиугольные сортировочные листы размещают горизонтально друг над другом и с помощью эксцентриков приводят в колебательное движение (плоский сепаратор планзихтер).

Ячменные зерна, размер которых больше ширины щелей, остаются на ситах, а слабые зерна проходят через них. Неочищенный ячмень обычно разделяют на три сорта (фракции) с помощью двух сит с разной шириной щелей. К I сорту относится собственно пивоваренный ячмень (размер зерен более 2,5 мм), ко II сорту - зерна размером 2,2-2,5 мм, а в отходы попадают слабые зерна (с толщиной менее 2,2 мм), непригодные для солодоращения (кормовой или фуражный ячмень).

В сортирующих цилиндрах барабанных сит ячмень направляется внутрь цилиндра, где происходит его сортирование. Для производительности сортирования решающее значение имеют следующие факторы.

Материал, технология изготовления и толщина листа, из которого выполнено сито. Сита изготавливают из стальных листов с отверстиями длиной 25 и шириной 2,5 или 2,2 мм. Большое значение имеет и толщина листа, так как точность сортирования возрастает с ее увеличением. Нормальной считается толщина листа в 1 мм, которая по всему листу должна быть одинаковой. С увеличением толщины листа качество просеивания улучшается. Под действием кремниевой кислоты, содержащейся в плодовой оболочке, прорези постепенно расширяются.

Скорость, с которой поток зерен распределяется по площади сортирования, не должна быть очень высокой. Она определяется окружной скоростью (0,7 м/с), а также расположением и конструкцией планок или гребенок, с помощью которых осуществляется поступательное движение просеиваемого материала и непрерывная загрузка сит. Современные цилиндры имеют горизонтальную конструкцию, а прежде движение потока ячменя было обусловлено наклоном цилиндра (6-10 %). Вращательное движение должно быть равномерным, в связи с чем рекомендуется использовать привод с зубчатыми или цилиндрическими передачами.

Часовая производительность зависит от загрузки ячменя, которая должна быть очень равномерной и не слишком интенсивной. Ячмень должен поступать топкой струей так, чтобы каждое зерно пришло в соприкосновение с сортирующей поверхностью. Производительность для каждого сорта принимается порядка 380-400 кг/м² в час.

Эффективная площадь сортирования составляет лишь около 1/4 длины окружности барабана и снижается из-за увеличения размера щелей. Чтобы избежать этого, применяют специальные сбрасыватели (например, деревянные валки или щетки), которые прокатываются по вращающемуся сортирующему цилиндру. Даже небольшие вмятины на нем отрицательно сказываются на производительности.

Состояние/кондиция ячменя. Большое влияние на результаты сортирования оказывает исходное состояние ячменя. Чем неравномернее и загрязнённее ячмень, тем труднее его сортировать, а к степени чистоты и выравненное™ ячменя следует предъявлять высокие требования.

Сильное отклонение партии ячменя от I и II сорта вынуждает в некоторых случаях отойти от принятой ширины отверстий сит (2,5 и 2,2 мм) и выбрать меньшие величины (например, 2,4 и 2,0-2,1 мм), что позволяет учесть особенности неблагоприятного года и повысить экономический эффект сортирования.

Плоский сепаратор (планзихтер) представляет собой систему расположенных друг над другом прямоугольных или квадратных сит, приводимых в колебательное движение эксцентриковым колебателем, установленным перпендикулярно к приводному валу. Распределение материала на поверхности системы сит благоприятное, а чередование продольных и поперечных отверстий способствует повышению качества сортирования. Каждое сито состоит из трех элементов: собственно ситового листа с распределительным диском, ситовой рамы, которая разделена на отдельные поля, и сборника, из которого просеянная масса по боковым каналам направляется на сита. Производительность такого плоского сепаратора выше, а занимаемая площадь меньше, чем у сортирующего цилиндра. Аппарат производительностью 10 т/ч потребляет около 3 кВт энергии.

В 1970-е г. появился сепаратор с двумя или четырьмя круглыми или восьмиугольными ситовыми дисками, горизонтально закрепленными на центральном валу. Диски обычно разделены на 8 заменяемых ситовых сегментов, опирающихся в центре на среднюю стойку. Загрузка осуществляется через центральную стойку. Движение сит приводится в действие с помощью эксцентрикового привода с горизонтальным ходом по окружности 80 мм, перемешивание сортируемой массы - с помощью лучеобразно расположенных отражательных гребенок. Благодаря зигзагообразному движению, совершаемому сортируемой массой между отражателями от центра к краям ситового диска, путь каждого зерна многократно превышает длину сита. Кроме того, гарантируется эффективное перемешивание массы отражателями, и поэтому каждое зерно независимо от его плотности обязательно соприкасается с ситом.

Производительность подобной установки достигает 12 т/ч и может быть увеличена путем расположения нескольких установок друг над другом. Энергопотребление отдельной установкой составляет около 2 кВт.

Количество отходов в обычные годы колеблется от 0,5 до 1,0 %, в неблагоприятные годы оно приближается к 4 %, а в годы с обильными осадками доходит до 10 %. Доля ячменя II сорта также колеблется в зависимости от погодных условий и составляет в среднем около 10-15 %.

Контрольное просеивание проводят при ходе сита 18-22 мм и частоте вращения 300-320 об/мин в течение 5 мин с использованием нескольких средних проб по 100 г, правильно, объективно и репрезентативно отобранных. Оборудование для очистки ячменя требует постоянного контроля и ухода.