книги из ГПНТБ / Подготовительные процессы переработки масличных семян

По предложению ВНИЭКИпродмаіиа были проведены ис­ следования по выявлению возможности использования крупоотделителей БКО-1,5 для разделения смеси подсолнечного ядра и недоруша [261].

Исследования проводили на экспериментальном образце ма­ шины БКО-1,5 в условиях стенда ВНИЭКИпродмаша. Разде­ лительная поверхность сортировочных столов была выполнена из листовой стали толщиной 1 мм с отштампованными отверсти­ ями специальной формы (см. рис. 82,6), наиболее приближаю­ щейся к форме подсолнечного ядра. Глубина ячеек у основания 1.0— 1,1 мм, ширина у основания 5,0—5,5 мм, высота ячейки 6.0— 6,4 мм, расстояние между ячейками по ширине 5,0—5,4 мм и по длине 6,0—6,5 мм. В машине было обеспечено регулирование угла наклона сортировочных столов в поперечном направлении от 21 до 36°, в продольном направлении от0 до 10°. Для изменения числа колебаний был установлен электропривод с регулируемой частотой вращения. Амплитуда колебаний составляла 28 мм. Для разделения на крупоотделитель подавалась смесь обрушен­ ного ядра с необрушенными семенами (второй раздел рабочих семеновеек М1-С-50) с содержанием ядра 52,68—61,29% и необ­ рушенных семян 47,32—38,71%. Влажность смеси в опытах ко­ лебалась в пределах 4—8%.

В результате проведенных исследований были сделаны сле­ дующие выводы. При оптимальных кинематических параметрах работы крупоотделительной машины БКО с числом колебаний стола 230 в 1 мин, поперечном угле наклона 21,5—22,0° и про­ дольном угле наклона 5—7° лузжистость верхнего схода соста­ вила 1,12—3,84% при относительной массе фракции 38,34— 68,31%. Содержание ядра в нижнем правом сходе колебалось от 1,8 до 13,6% (фракция недоруша). Относительная масса про­ межуточной фракции 7,0—14,7%. Производительность одной сортировочной плоскости составляла 200 кг/ч. Исследования по­ казали возможность использования принципа работы крупоотделителя БКО для разделения смеси ядра подсолнечника с недорушем по разности их плотности и коэффициентов трения.

Не исключено, что описанный принцип может оказаться эф­ фективным при разделении ядра и недоруша некоторых дру­ гих масличных семян, например горчицы и хлопчатника.

РАЗДЕЛЕНИЕ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОРИЕНТАЦИЕЙ ЧАСТИЦ

В настоящее время в маслодобывающей промышленности ве­ дутся разработки методов разделения семян на фракции, осно­ ванных на принципе предварительнойориентации семянок в пространстве, при этом процесс осуществляется преимуществен­ но в монбслое. При использовании этого принципа теоретически

132

значительно повышается вероятность выделения частиц мелкой фракции как вследствие ориентации их, так и в результате ис­ ключения влияния условий прохода через многослойный поток сыпучей массы. Этот принцип эффективен для разделения смеси семян несфернческой формы.

Практические разработки методов и конструктивного их оформления ведутся для разделения на фракции семян подсол­ нечника.

осуществляется при этом через расширяющуюся на ходу потока (однослойного) практически неограниченную по длине щель 3 (рис. 83). Эта щель образована двумя рабочими элементами, например ремнями, движущимися по ходу потока. Элемент 1 движется со скоростью ѵи а элемент 2 — со скоростью ѵ2, при этом пі >Н2 - За счет дифференциала скоростей семянка (пози­ ции а и б) разворачивается длинной осью по ходу ремней и по­ тока и благодаря соответствующему сечению ремней ребром по­ падает в щель (позиция в). Достигнув размера щели, равного толщине ее, семянка проваливается через щель (позиция г). Семена крупной фракции идут сходом.

Ввиду несоизмеримо большей длины щели по сравнению с длиной семени исключается влияние длины семени на эффек­ тивность разделения. Разделение осуществляется по совмещен­ ному признаку (толщине и массе).

Р а з д е л е н и е на д и с к о в ы х к а л и б р о в о ч н ы х м а ­ ш и н а X. Второй вариант способа разделения с предваритель­ ной ориентацией семянок реализован в дисковых калибровочных машинах. Сущность этого варианта (рис. 84) заключается в том, что семянка, предварительно захватывается двумя вращающи­ мися элементами. Далее семянка 1 подводится к отверстию, об­ разованному двумя дисками, вращающимися в одном направ­ лении. Более мелкие семена 2 проваливаются через отверстие, а более крупные.перемещаются далее.

133

РАЗДЕЛЕНИЕ НА ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ СОРТИРОВОЧНЫХ СТОЛАХ

В Венгрии проведены исследования, показавшие возмож­ ность разделения промежуточных продуктов обрушивания под­ солнечных семян на целые семена и ядра в падди-машинах. В этих машинах (рис. 85) разделение смеси осуществляется вследствие различия коэффициентов трения, плотности п упру­ гости частиц, составляющих смесь [231].

Рис. 85. Принцип работы падди-машины:

о — схема движения зерна в канале. б — наклонная плоскость, получающая воз­ вратно-поступательное дви­ жение (вид сверху), в — ка­ нал сортировочного стола с отражательными зигзагооб­ разными стенками.

К сортировочному столу 1 (рис. 85,а) перпендикулярно по­ верхности прикреплены стенки 2 зигзагообразной формы из ли­ стовой стали. Они образуют между собой каналы 3 и 4, по ко­ торым движется разделяемая смесь. Сортировочный стол полу­ чает возвратно-поступательное движение в направлениях, ука­ занных стрелками.

На рис. 85,6 показан план наклонной плоскости, совершаю­ щей возвратно-поступательное движение. Частица 1 благодаря колебаниям плоскости будет перемещаться постепенно вниз. Ча­ стица 2, наталкиваясь при движении на наклонную перегород­ ку 3, перемещается вследствие отражения вверх. На рис. 85, в схематически изображен канал сортировочного стола с отража­ тельными зигзагообразными стенками. Частица 4 с меньшим ко­ эффициентом трения и большей упругостью, чем частица 5, бу­ дет двигаться вверх. Частица 5 с большим коэффициентом тре-

134

ния и меньшей упругостью станет перемещаться вниз. Наклон сортировочного стола к горизонту регулируется специальным механизмом. На процесс разделения смеси влияет в значитель­ ной степени различие формы и размеров частиц, а также самосортнрование, при котором частицы, обладающие меньшим ко­ эффициентом трения, попадают в верхние слои, а с большим

Рис. 86. Схема падди-машины.

коэффициентом трения — в нижние. На эффективность разделе­ ния оказывает влияние и соотношение между количеством раз­ деляемых частиц и толщиной слоя смеси.

Максимальное ускорение со2г сортировочного стола выби­ рается экспериментально и зависит от физико-механических свойств частиц. Ускорение может меняться от 9 до 12 м/с2. Рас­ пределение смеси равномерным-потоком по всей машине осуще­ ствляется с помощью лотка 1 (рис. 86). После лотка смесь по­ ступает в десять каналов, расположенных в каждом из трех сортировочных столов. Все три сортировочных стола работают параллельно. На двух верхних столах'имеются специальные де­ лители. Столы установлены в корпусе 2, к которому прикреплен регулирующий механизм 3, служащий для изменения и фикси­ рования наклона' корпуса по отношению к горизонтальной оси.

135

Рис. 87. Технологические схемы падди-машин:

Стойка 4 с компенсаторами шарнирно соединена с корпу­ сом и основанием станины. Корпусу машины сообщается возвратно-поступательное дви­ жение с помощью приводного механизма 5 и тяг 6.

Имеется несколько техно­ логических схем работы пад- ди-машины с контролем верх­ них слоев, что позволяет осу­ ществлять более четкое разде­ ление смеси. На рис. 87 пока­ заны три варианта таких схем.

Техническая характеристи­ ка трехъярусной падди-маши- ны без контроля верхних фрак­ ций приведена ниже.

При разделении фракций рушанки подсолнечных семян из второго и третьего разделов семеновеек на падди-машине полу­ чены следующие результаты. При производительности машины 1026 кг/ч подсолнечной рушанки выход ядра составил 32,5%, не­ доруша— 67,5%. Лузжистость фракции ядра снизилась с 18,74 до 4,00%, а фракции недоруша — увеличилась до 22,05%. Уменьшение лузжистости ядра произошло преимущественно за счет уменьшения количества целых семян и недоруша — с 76,10

136

(исходная рушанка) до 19,59% (фракция ядра). При разделе­ нии рушанки на падди-машине наблюдалось некоторое повы­ шение масличности лузги. Масличность лузги, выделенной из фракции ядра, увеличилась на 0,73% по сравнению с масличностью в исходной рушанке, а масличность лузги из недоруша увеличилась на 0,59%.

ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ

В жидкой среде разделение смесей по плотности может осу­ ществляться под действием силы тяжести или центробежной силы. При погружении в жидкость соотношения массы частиц

Рис. 88. Схема гидросортировочного аппарата:

воронка, 6 — отвод для выхода ядра, 7 — отвод для выхода скорлупы, 8 — патрубок для слива раствора, 9 — труба подачи раствора в аппарат, 10 — труба подачи раствора в регу­ лятор уровня, // — питающий шнек, 12 — сетчатые скребки для сбора ядра, /3 — ограни­ чители наклона скребков, 14— наклонный мостик для сбора ядра, 15 — направляющие для спуска скребков с мостика, 16— стойки для крепления скребков, 17 — направляющие ро­ лики, 18— отражательная плоскость.

одинакового объема значительно изменяются. Например, в воз­ душной среде отношение массы равновеликих частиц минераль­ ных примесей и семян сои составляет 2,27, в водной среде 15,0, т. е. увеличивается более чем в 6,5 раз. Использование такого принципа разделения позволяет во многих случаях обеспечить более четкое выделение нежелательных примесей из ценного продукта.

137

При переработке фруктовых косточек для отделения ядра от скорлупы обычно применяют водные растворы поваренной соли

ронних примесей.

Разделение смеси в жидкой среде под действием силы тяже­ сти протекает сравнительно медленно. В последнее время в пи­ щевой промышленности находят широкое применение машины для классификации суспензий и разделения эмульсий под дей­ ствием центробежной силы (центрифуги, сепараторы, гидро­ циклоны) .

Для очистки семян и зерна от сорных примесей и разделения некоторых видов рушанки (косточкового сырья, скорлупы пальмоядровых орехов и др.) с успехом могут быть использова­ ны гндроциклоны [69, 203, 278].

138

Кратко проанализируем простейший случай механизма раз­ деления на гидроциклонах суспензии, в которой взвешенные ча­ стицы одинаковой плотности и формы различаются только размерами. За счет подачи суспензии по касательной к внутрен­ ней поверхности гидроциклона, выхода осветленной суспензии в виде перелива (верхний отвод) и обогащенной суспензии в слив (нижний отвод), возникает вращательное движение с одновре­ менным перемещением жидкости вниз, а вблизи от оси гидро­ циклона— вверх (рис. 89). Скоростное поле в гидроциклоне можно охарактеризовать тангенциальной, радиальной и верти­ кальной составляющими скорости жидкости. Размер «равновес­ ной» частицы, называемой граничной, можно найти из следую­ щего уравнения [15]:

(V—1)

где d и D — диаметры переливного патрубка и гидроциклона, см; Q — производительность гидроциклона, см3/с;

а — угол конусности гидроциклона, рад; Л; — высота данного коаксиального сечения гидроцнклона, см;

ц— вязкость жидкости, Н-с/м2;

р— плотность частицы, кг/м3; р0 — плотность жидкости, кг/м3.

Более крупные и тяжелые частицы будут перемещаться в сторону слива, а менее крупные и легкие — в сторону перели­ ва. Уравнение (V—1) справедливо в пределах применимости за­ кона Стокса, т. е. при малых значениях критерия Рейнольдса для движения частицы в радиальном направлении (R e < l). Вы­ ражения для переходного и турбулентного режимов обтекания частицы жидкостью, а также другие выражения для случая ла­ минарного обтекания приведены в монографии А. И. Поварова [203]. Анализ уравнения (V—1) показывает, что размер гранич­ ных частиц увеличивается с ростом диаметров переливного пат­ рубка и гидроциклона и уменьшением угла конусности. Более полный анализ этого уравнения приведен в работе [15].

Для зерна и масличных семян с учетом их специфичных свойств был предложен способ очистки и мойки в водной среде на установках гидроциклонов [172]. Очистка семян осущест­ вляется последовательно в двух гидроциклонах. Один из них предназначен для выделения органических примесей, другой — минеральных. Гидроциклон, предназначенный для выделения минеральных примесей, снабжается спутником, благодаря кото­ рому и осуществляется выделение минерального сора из семян, имеющих плотность, превышающую плотность жидкой фазы.

На рис. 90 представлена схема работы спутника гидроцикло­ на для выделения минеральных примесей. Смесь воды, семян, минеральных и органических примесей поступает в гндроциклон

139

1, в котором выходящим потоком воды уносятся в перелив орга­ нические примеси, минеральные частицы, меньшие граничных и равнопадающие с граничными частицами и состоящие преиму­ щественно из частиц дробленого ядра семян. Равнопадающими

сей в гидроциклоне, а затем выделение минеральных примесей в гидроциклоне со спутником.

Первая схема имеет то преимущество, что в промежутке меж­ ду гидроциклонами не требуется установка насоса для подачи пульпы во второй гидроциклон для выделения органических при­ месей. В то же время при работе по этой схеме за счет более продолжительного контакта воды с органическими примесями

140

последние набухают, плотность их увеличивается, а следова­ тельно, и понижается четкость разделения. По второй схеме сте­ пень очистки смеси от органических примесей возрастает, но од­ новременно увеличивается продолжительность контакта семян с водой, что приводит к увеличению количества воды, проника­ ющей (диффундирующей) в семена.

Рис. 91. Установка для мойки и очистки семян сои с использованием гидроциклонов производительностью 150 т в сутки:

По первому варианту схемы испытана установка гидроцик­ лонов производительностью 150 т соевых семян в сутки [176]. Очистка и мойка семян осуществлялась ' по следующей схеме (рис. 91). После однократной очистки на сепараторе ЗСП-10 се­ мена поступают в смеситель и смешиваются с водой. Смеситель выполнен в виде самотечной трубы прямоугольного сечения, изогнутой в сторону всасывающего патрубка насоса. 80.% воды поступает в него из бака 3 через верхний патрубок, остальная вода подается через нижний патрубок. При падении потока се­ мян и воды на поверхность воды в смесителе происходит интен­ сивное и равномерное их перемешивание, после чего смесь на­

141