4. Измельчение семян масличнЫх культур Методы и способы измельчения

Измельчение очень распространено в производстве растительных масел и играет важную роль, непосредственно влияя на выход масла и производительность основного технологического оборудования; оно является неотъемлемой частью различных технологических схем: измельчаются семена или ядро масличных семян, форпрессовый и экспеллерный жмых. Особенным видом измельчения является плющение, применяемое для получения лепестка перед экстракцией.

Главная задача измельчения ядра семян - разрушение клеточной структуры, что важно как для прессового, так и особенно для экстракционного способа производства. Кроме того, при этом создается определенная внешняя структура материала, оптимальная для последующих технологических операций извлечения масла: жарения, прессования, экстракции и т.д. Наконец, в качестве предварительной операции перед плющением измельчение важно для подготовки частиц определенного размера, обеспечивающих получение лепестка. При получении оптимальной структуры материала на первый план выдвигаются требования однородности помола (перед жареньем и прессованием) и наличия частиц определенных размеров и формы (перед экстракцией). В последнем случае речь идет о лепестке нужной толщины с минимальным содержанием мелких фракций («мелочи»), которые затрудняют работу современных экстракторов.

В качестве основного направления получения помола максимальной однородности принимается достижение наибольшей тонкости помола - степени измельчения.

Влияние тонкости помола на его однородность для маслосодержащих материалов еще недостаточно изучено. Практически известно, что с увеличением тонкости помола сухих материалов, в нем увеличивается содержание пылевидных мучнистых фракций, наличие которых приводит к слеживанию материала, ухудшению условий обработки мятки водой при жарении, ухудшению условий экстракции. В мятке высокомасличных материалов очень мелкие частицы могут слипаться на масле с более крупными, что также приводит к нарушению оптимальной ее структуры.

Поэтому тонкость помола должна быть оптимальной, измельченный материал наряду с максимальной однородностью должен обладать достаточной рыхлостью, проницаемостью и стойкостью (для лепестка).

В результате разрушения при измельчении материала происходит образование широко развитой поверхности. В процессе измельчения изменяется не только структура маслосодержащих материалов, но и локализация в них липидов, при этом по мере разрушения клеточных оболочек разрушается и маслосодержащая часть клеток и все большая часть масла высвобождается и сразу же покрывает образующуюся огромную поверхность частиц в виде тонких пленок. Однако масло не вытекает из мятки, потому что оно связывается на создавшейся и вскрытой при измельчении широко развитой внешней и внутренней поверхности сильным молекулярным полем.

В производстве растительных масел применяются все основные способы приложения внешних сил при измельчении: раздавливание, срез, скалывание, удар. В некоторых машинах сочетаются различные способы и иногда возникает такой сложный вид деформации, как истирание.

В настоящее время для измельчения ядра, семян или жмыха применяются однопарные, двупарные и пятивальцовые станки. Для измельчения жмыха применяются также дисковые или молотковые дробилки.

Частицы измельчаемого материала поступают из питающей воронки станка или из предыдущего прохода станка в промежуток между валками. При первом же соприкосновении материала с поверхностью валков между ними возникает трение и под его влиянием материал затягивается в щель между цилиндрическими поверхностями валков. Происходит деформация и измельчение материала.

Для достижения наилучшего качества помола необходимо иметь оптимальную влажность семян или ядра и оптимальную температуру, которые обеспечивают необходимую пластичность измельчаемого материала.

Оптимальной влажности семян можно достигнуть путем кондиционирования их по влажности в самом начале переработки перед подготовительными операциями или путем кондиционирования ядра по влажности перед вальцовыми станками.

В производстве растительных масел для измельчения масличных семян, ядра или рушанки находят применение пятивальцовые станки ВС-5.

На фундаментной раме 25 укреплены четыре колонны. Правые колонны 17 и 26 соединены с левыми колоннами 11 и 16 стяжными болтами 15. Передние колонны соединены с задними посредством вставок 1. В верхней части передних колонн вмонтирован питательный бункер, состоящий из передней 6 и задней 2 стенок. Боковыми стенками бункера являются верхние части передних колонн.

Внутри питательного бункера расположены питательный валик 3, покоящийся на шарикоподшипниках, и регулятор 4, подвешенный на пальцах 5. На передней стенке питательного бункера установлены винты 7, регулирующие величину зазора между питательным валиком и шибером. Питательный валик приводится во вращение с помощью крестообразной ременной передачи 19 через кулачковую муфту, включаемую с помощью рычажного механизма 8. Между передними и задними колоннами расположены пять рабочих чугунных валков с отбеленной поверхностью Нижний валок 24 имеет только вращательное движение в подшипниках 27, расположенных в корпусе 29, а четыре верхних 20 и 21 могут также свободно перемещаться в вертикальном направлении, что обеспечивается скольжением подшипников 31, расположенных в корпусах 30 в направляющих колоннах. Поверхность валков очищают ножами. Направление движения измельчаемого материала изменяется с помощью щитов 9.

Кожух станка состоит из съемных щитов 10, подвешенных на ограничителях, закрепленных зажимами 23. Верхние два валка 20 рифленые, три нижние 21 и 24 - гладкие. Рифли имеют глубину 1,5 мм при 8 нитках на один дюйм и при угле по отношению к образующей валка 9^о. Валки опираются свободно друг на друга, благодаря чему между ними создается постоянное давление, равное весу вышерасположенных валков. Зазор между валками изменяется в зависимости от количества материала, поступающего из питательного бункера. Приведение в действие станка осуществляют электродвигателем 13 через редуктор 28, которые соединены между собой упругой муфтой 12. Электродвигатель с редуктором монтируются на одной раме 14. Редуктор имеет передаточное число 1 : 6,4. Вращательное движение от нижнего валка на третий и верхний передается посредством плоских ремней 18 и 22, причем на шкивах нижнего валка ремни верхнего валка надеты на ремни третьего валка. Первый, третий и пятый валки фрикционно приводят во вращение второй и четвертый валки.

Техническая характеристика

Производительность, т/сут семян 60

Проход мятки через сито Ǿ 1 мм, % 60

Диаметр размольных валков, мм 400

Длина размольных валков, мм 1250

Диаметр питательного валка, мм 180

Частота вращения размольных валков, об./мин

Нижнего 150

Первого и третьего 147

Частота вращения питательного валика, об./мин 50

Мощность электродвигателя, кВт 18

Рушанка направляется для измельчения в питательный бункер. Из бункера с помощью питательного валика ядро поступает на щит 1, направляющий его на первый проход между первым и вторым валиками. После первого прохда материал попадает на щит 2, направляющий его на второй проход между вторым и третьим валками.

Подсолнечник. При измельчении ядра подсолнечных семян преследуют основную цель - добиться полного разрушения клеточной структуры ядра, что способствует более полному извлечению масла как прессованием, так и экстракционным способом.

На качество измельчения ядра оказывает влияние его влажность. Оптимальная влажность ядра, при которой происходит максимальное разрушение клеточной структуры, лежит в пределах 5,5-6,0 %; повышение влажности ядра по сравнению с указанной ухудшает качество измельчения (помола).

Качество помола мятки ухудшается также с увеличением лузжистости ядра, так как лузга обладает твердой структурой по сравнению с ядром и ее присутствие в ядре увеличивает расстояние между размольными валками, вследствие чего ухудшается тонкость помола мятки.

Для проведения оптимального технологического режима изменльчение ядра на пятивальцовом станке ядро должно отвечать следующим требованиям: влажность 5,5-6,0 %, лузжистость, в пределах 3,0-8,0 %. При хорошем помоле ядра подсолнечника проход мятки через сито с отверстием размером 1 мм должен быть не менее 60 %.

Соя. При переработке сои методом экстракции процесс подготовки лепестка из семян сои предусматривает следующее:

Дробление целых семян на рифленых вальцовках проводится с таким расчетом, чтобы дробленка состояла в основном из четвертинок ядра семени, а содержание частиц, проходящих через сито с диаметром отверстий 1,5 мм, не превышало 15 %.

В Соединенных Штатах Америки при переработке сои привычный диаметр вальцов - 25 см при длине 1,07 м. Поверхность вальцов имеет рифли, причем соприкасающиеся вальцы вращаются с разной скоростью, подогнанной таким образом, чтобы острый край рифлей попадал на острый. Размер рифлй и скорость вращения вальцов на практике различаются. Например, в дробилках с тремя парами вальцов размер рифлей от верхнего уровня до нижнего может составлять 2,4; 3,6 и 5 мм; при производительности 1500 т/сут потребуется шесть таких машин. Ранее была тенденция использовать вальцовые дробилки высокой производительности - порядка 500-600 т/сут. Она достигается либо путем применения вальцов большего диаметра, либо при работе 25-сантиметровых вальцов - путем повышения скорости и увеличения размера рифлей.

Соевую дробленку можно сразу направлять на кондиционирование, плющение и экстракцию, если необходимо получить шрот с содержанием белка 44 %. При выработке высокобелкового шрота перед кондиционированием оболочку отделяют от ядра.

В целях придания дробленке необходимой пластичности перед подачей на плющильные вальцовки ее подогревают в самопропаривающемся слое высотой около 250 мм в чанах кондиционера.

На выходе из нижнего чана кондиционера температуру дробленки поддерживают в пределах 60-70 °С, а влажность - в пределах 8,0-9,5 %.

За рубежом в кондиционерах дробленку нагревают приблизительно до 71 °С и впрыскивают пар или распыляют воду для доведения влажности приблизительно до 11 %, что придает материалу пластичность, необходимую для плющения. В результате неправильного кондиционирования при слишком низких температурах лепесток может получиться хрупким.

Подготовленную указанным путем дробленку подают на плющильные вальцы, откуда соевый лепесток толщиной 0,25-0,30 мм поступает на экстракцию; производительность всего плющильного вальцового станка - 40 т/сут. семян.

Перед поступлением рушанки на жаровню и подачей лепестка на экстракцию устанавливают электромагнитные сепараторы для отбора металлопримесей.

За рубежом для подготовки семян сои к экстракции используются экспандеры. Экспандеры, называемые также экструдерами или прессами Энхансера, первоначально были разработаны в Бразилии и появились в соеперерабатывающей промышленности США в начале 1980 г., 79 % местного объема производства этих семян перерабатывали с использованием экспандеров. Экспандер устанавливают в обычном процессе подготовки семян после стадии плющения. Он позволяет получить из лепестка пористые гранулы, которые подают в экстрактор.

Типовые операции подготовки семян к экстракции с помощью экспандера состоят в следующем:

1. Сушка семян до 10 %-ной влажности перед дроблением.

2. Дробление на восемь частей.

3. Удаление оболочки.

4. Кондиционирование при 55-82 °С до 10-11 %-ной влажности.

5. Плющение до размера 0,5 мм.

6. Обработка в экспандере паром при температуре от 105 до 120 °С.

7. Охлаждение до 60 °С перед экстракцией.

Экспандер имеет ряд преимуществ при обработке масличных семян. Семена в экспандере сильно мацерируются, высвобождая масло для быстрой экстракции. Образуются более плотные гранулы, которые имеют пористую структуру и не ограничивают фильтрацию растворителя через экстрагируемый слой, что может происходить при использовании более хрупкого лепестка.

При экстракции растворителем слегка увеличивается выход масла с 1 т перерабатываемых семян.

С пористых гранул дренаж растворителя после экстракции осуществляется более эффективно, результатом чего является более полное выделение масла и уменьшение энергозатрат при отгонке растворителя из гранул по сравнению с лепестком.