книги из ГПНТБ / Подготовительные процессы переработки масличных семян

самосогревания при временном хранении семян на складах, не оборудованных стационарными установками, в закромах, под навесами и на открытых площадках.

В нашей стране наибольшее распространение получила оте­ чественная переносная однотрубная установка ПВУ-1 конструк­ ции ВНИИЗа [104, 223, 249]. Она состоит из вентилятора сред­

торых перфорированный участок трубы удлинен от 0,6 до 1,2 м, а также увеличена мощность электродвигателя от 0,6 до 1,1 кВт и производительность уста­ новки по воздуху с 450—600 до 800—1000 м3/ч [249].

Установки, подобные ПВУ, используются за рубежом для вентилирования цилиндрических закромов, например аэрацион­ ные трубы американской фирмы «Батлер» [180]. На рис. 153 показана схема закрома с установленной аэрационной трубой.

Целесообразно работу перечисленных выше вентиляционных установок проанализировать с точки зрения равномерности про­ цессов активного вентилирования, поскольку от этих показате­ лей в значительной степени зависит их экономичность.

В качестве основных параметров нами приняты критерий неравномерности, который определяли по формуле (VIII—8) при полной загрузке данного типа хранилищ, и минимальная высота слоя семян, необходимая для равномерного распределения воз­ духа в слое при известной величине максимального расстояния между воздухораспределительными устройствами:

262

при котором критерий неравномерности по формуле (VIII—8) равен единице.

Основные характеристики эффективности работы установок для активного вентилирования приведены в табл. 37.

Анализ полученных результатов показывает, что только ста­ ционарная установка УСВУ-62, панельная установка ВПУ, пере­ носная установка ГИ ПЗП 1956 г., бункера с центральной трубой и вентилируемые закрома с перфорированным дном могут ра­ ботать при оптимальном расходе воздуха, поскольку критерий неравномерности у них равен 1. Однако даже для установок УСВУ-62 и ГИ ПЗП 1956 г. при 50%-ном заполнении склада с плоским полом емкостью 1500 т семян подсолнечника коэффи­ циент неравномерности становится равным 2. Следовательно, или расход воздуха, или продолжительность процесса должны быть увеличены вдвое, чтобы получить одинаковый эффект, ког­ да отсутствует неравномерность процесса. Очевидно, при нали­ чии полностью перфорированного плоского пола, когда расстоя­ ния между воздухораспределительными отверстиями небольшие, коэффициент неравномерности при послойной загрузке устано­ вок оставался бы равным 1 при любой высоте слоя семян. Во всех других случаях всегда целесообразно предельно уменьшать расстояние между воздухораспределительными устройствами.

Большие значения критерия неравномерности в таблице при­ ходятся на склады с наклонными полами. Это обстоятельство объясняется двумя причинами. Во-первых, минимальные рас­ стояния между воздухораспределительными устройствами на этих складах наибольшие (2,4—4,0 м). Во-вторых, за счет укло­ на полов максимальная неравномерность возникает или непос­ редственно у стен склада при поперечном расположении венти­ ляционных каналов и в этом случае эффективную высоту слоя необходимо рассчитывать по высоте стен склада, или вблизи от стен склада при продольном расположении вентиляционных ка­ налов и тогда эффективная высота слоя рассчитывается по рас­ стоянию между ближайшим к стене венталяционным каналом и уровнем верхней части стены. Для увеличения эффективности активного вентилирования на складах с наклонными полами не­ обходимо не только предельно уменьшать расстояние между воздухораспределительными устройствами, но и создавать усло­ вия одинакового сопротивления по всей длине вентиляционных каналов. При поперечном расположении каналов этого можно достичь устройством каналов переменного сопротивления, при продольном — путем регулирования расхода воздуха для кана­ лов, расположенных на различных уровнях.

Панельная установка ВПУ по сравнению с другими стацио­ нарными установками имеет не только критерий неравномерно­ сти, равный 1, но и минимальную высоту слоя, при которой обе­ спечивается равномерное распределение воздуха, на уровне 2 м,

263

264

что соответствует заполнению склада с плоским полом пример­ но на 50%- Из табл. 37 видно также, что ни одна из стационар­ ных и переносных установок таким свойством не обладает, по­ скольку минимальная высота слоя семян в них колеблется в пределах 3,5—20,5 м. Исключение составляют вентилируемые закрома.

Вентилируемые закрома с перфорированным плоским полом при выровненном слое благодаря небольшим расстояниям меж­ ду отверстиями практически при любой высоте слоя имеют опти­ мальные условия для активного вентилирования. Следовательно, с точки зрения равномерности вентилируемые закрома являются наиболее эффективными. Однако сравнительно небольшая ем­ кость закромов не позволяет рекомендовать их к широкому вне­ дрению в масло-жировой промышленности.

В бункерах с центральной трубой также создаются благопри­ ятные условия для активного вентилирования, за исключением тех моментов, когда высота слоя семян ц бункере становится меньше разности между диаметром бункера и центральной тру­ бы. При высоте слоя, равной этой разнице, еще возможно соз­ дать условия равного сопротивления по всей массе находящихся

вбункере семян, но при дальнейшем уменьшении неравномер­ ность будет постоянно возрастать. Эти установки также имеют сравнительно небольшую емкость.

Наибольшая неравномерность получена для переносной уста­ новки ПВУ-1, поскольку в зависимости от глубины погружения

впределах 1,5—5,0 м и при таких же расстояниях между осями труб критерий неравномерности изменяется в пределах 1,8—1,6. Очевидно, основным недостатком в данном случае является не конструкция вентиляционной установки, а необоснованные реко­ мендации по расстояниям между осями труб при групповом использовании этих вентиляционных установок. Применительно

кгрупповым условиям работы при шахматном расположении

установок максимально допустимое расстояние можно опреде­ лить из выражения (VIII—25). Расчеты показывают, что для описанных выше условий расстояние между осями труб должно соответственно изменяться в пределах 0,4—1,1 м, т. е. групповое использование этих установок наиболее эффективно при макси­ мальной глубине погружения труб.

Произведенный анализ 16 типов вентиляционных установок и устройств показывает, что наиболее эффективная работа ста­ ционарных и напольно-переносных установок для активного вен­ тилирования, особенно в случае применения прогрессивного ме­ тода послойного наращивания высоты слоя [249], может быть достигнута на складах, оборудованных панельными установками и перфорированным полом. В связи с этим при хранении маслич­ ных семян целесообразно проверить работу складов, полы кото­ рых собраны из штампованных перфорированных или пористых

265

элементов. Такие склады в настоящее время широко распрост­ ранены за рубежом [180, 238, 244, 249].

Применительно к складам с наклонными полами использова­ ние таких воздухораспределительных устройств, очевидно, будет наиболее эффективным [180].

Г Л А В А IX

УВЛАЖНЕНИЕ МАСЛИЧНЫХ СЕМЯН

В Средней Азии и в южных районах нашей страны из-за погод­ ных условий влажность масличных семян, поступающих на пере­ работку, может достигать значений, ниже оптимальных. Поэто­ му с целью сокращения потерь масла, улучшения его качества и создания необходимых условий труда, особенно в подготови­ тельных цехах, сухие масличные семена перед подачей на пере­ работку искусственно увлажняют [30, 101, 248, 252].

Особенно остро проблема увлажнения стоит для масло-жи­ ровых предприятий Средней Азии, где из-за высокой температу­ ры и низкой относительной влажности воздуха (до 35%) влаж­ ность хлопковых семян достигает 5—6%, в то время как она должна быть не менее 8,5—11,0% в зависимости от сорта их [223, 269]. В южных районах страны на переработку иногда по­ ступают и семена высокомасличного подсолнечника с влажно­ стью ниже 6%. При такой влажности ядро содержит около 3,6— 3,8% влаги, что также не отвечает оптимальным условиям пере­ работки [223].

При переработке масличных семян с низкой влажностью в результате механических воздействий в машинах для отделе­ ния плодовой или семенной оболочки хрупкое сухое ядро в зна­ чительной степени измельчается и в виде мелких частиц захваты­ вается плодовыми (семенными) оболочками. При оптимальной влажности ядра эти потери масла в виде ядровой пыли будут минимальными.

Применительно к хлопковым и подсолнечным семенам уста­ новлена зависимость потерь масла в жмыхах и в оболочках от влажности семян и ядра [101, 142, 160, 252].

Наибольшее количество исследований посвящено технологии и технике увлажнения хлопковых семян, первые из которых от­

механизма увлажнения хлопковых семян с целью обоснования режимов работы непрерывно действующих аппаратов с учетом технологических требований, которые предъявляются к процессу увлажнения этих семян. Основное требование технологии заклю-

266

чается в том, чтобы в ходе увлажнения достигалось такое рас­ пределение влаги в морфологических частях масличных семян, при котором обеспечиваются оптимальные условия ведения по­ следующих технологических процессов.

Применительно к хлопковым семенам в зависимости от сорта рекомендуются следующие величины влажности (в %):

Эти рекомендации основаны на критическом анализе опыта работы масло-жировых предприятий Средней Азии и на выво­ дах ряда исследователей [30, 36, 127, 141, 142, 160, 223, 252, 253, 269, 282].

МЕХАНИЗМ ВЛАГОПЕРЕНОСА

Механизм влагопереноса при увлажнении исследовался глав­ ным образом применительно к хлопковым семенам [31—39, 265, 268].

В результате изучения механизма влагопереноса хлопковых семян и их морфологических частей установлено следующее. Достаточно интенсивное тепловое воздействие на шелуху семян, смоченных водой в капельножидком состоянии, в начальный пе­ риод вызывает одновременное перемещение воды от поверхно­ сти шелухи к внутренним ее слоям вследствие влаго- и термо­ влагопроводности. Постепенно в результате прогрева шелухи градиент температуры уменьшается и проникновение воды за счет термовлагопроводности шелухи постепенно прекращается.

Поскольку для интервала влажности 0—20% коэффициент термовлагопроводности ядра равен нулю, то тепловое воздейст­ вие на ядро с целью интенсификации процесса его увлажнения следует признать нецелесообразным. При этом, очевидно, основ­ ной движущей силой процесса увлажнения ядра является раз­ ность концентраций воды на поверхности и внутри его, точнее, градиент влажности. Преобладающее влияние влагопроводно­ сти при увлажнении ядра подтверждает большое различие аб­ солютных значений коэффициентов термовлагопроводности яд­ ра и шелухи хлопковых семян, которое для максимальных зна­ чений равно 1 :8.

Проследим за движением воды от поверхности шелухи к яд­ ру. Под влиянием градиентов влаго- и термовлагопроводности вода с поверхности шелухи через широко развитую сеть капил­ ляров достигает внутренней поверхности палисадного слоя, ко­ торый быстро адсорбирует воду и значительно увеличивается в объеме. Далее за счет конденсации паров воды на внутренней поверхности шелухи происходит заполнение водой воздушной

267

прослойки между шелухой и ядром. Отсюда под влиянием гра­ диента влажности вода перемещается внутрь ядра.

С того момента, когда в прогретой шелухе поток влаги за счет термовлагопроводности становится равным нулю, вода

вшелухе и ядре начинает перераспределяться по их объемам

восновном за счет влагопроводности. Интенсивность этого пере­

распределения неодинакова, поскольку коэффициент влагопро­ водности ядра с увеличением влажности возрастает более зна­ чительно, чем коэффициент влагопроводности шелухи (см. гла­ ву Іі). Описанный механизм увлажнения соответствует способу увлажнения водой и паром, при котором пар одновременно явля­ ется носителем тепла и влаги.

Вероятно, для других масличных семян, в частности для се­ мян подсолнечника, механизм увлажнения и перераспределения влаги в морфологических частях семян будет аналогичен опи­ санному при условии сохранения способов подвода воды и тепла к поверхности семян.

СПОСОБЫ, РЕЖИМЫ УВЛАЖНЕНИЯ И КОНСТРУКЦИИ УВЛАЖНИТЕЛЕЙ

Аппаратурное оформление процесса увлажнения масличных семян началось с 1939 г., когда был испытан на хлопковых семе­ нах самозамочный аппарат, заимствованный из мукомольной промышленности. При использовании этого аппарата семена должны отлеживаться не менее 10—15 ч.

С 1940 г. во ВНИИЖе ведутся исследования и разработки способов увлажнения и конструкций увлажнителей для хлопко­ вых семян. Первые увлажнители ВНИИЖа были основаны на использовании насыщенного пара давлением, превышающим ат­ мосферное [127, 252, 253]. Применение этого способа было со­ пряжено с большими трудностями, вызванными необходимостью герметизации промышленных аппаратов больших размеров. В то же время этот способ в лабораторных и камеральных усло­ виях позволял подводить к ядру хлопковых семян необходимое количество влаги в течение небольшого промежутка времени (12—15 с). Однако в промышленных условиях в этих увлажни­ телях содержание влаги в ядре увеличивалось не более чем на

1,5%.

Решением проблем увлажнения хлопковых семян одновре­ менно с ВНИИЖем занимаются работники многих масло-жиро­ вых предприятий. Ниже приводится краткое описание некоторых способов увлажнения и конструкций увлажнительных установок, предложенных в разное время работниками промышленности

иВНИИЖа.

Всередине 50-х годов на Намаиганском маслозаводе [242,

263] был применен способ увлажнения хлопковых семян водой

268

и паром. Для осуществления этого способа использовали обыч­ ный транспортный шнек длиной 5400 мм, в котором семена ув­ лажнялись из четырех форсунок Шухова или только паром с последующим отлеживанием семян в течение 10—15 ч, или водой и паром с последующим отлеживанием семян в течение 6—8 ч. На рис. 154 схематически показан разрез этого шнека с форсункой Шухова.

На Алимкентском маслозаводе осуществлен способ увлажне­ ния хлопковых семян водой и паром при атмосферном давлении

ным отлеживанием семян. Этот способ был осуществлен в ув­ лажнительной установке, схема которой изображена на рис. 155. Семена через питатель 1 поступают в увлажнительные шнеки 2, где обрабатываются вначале водой, а затем паром. Два увлаж­ нительных шнека диаметром 260 мм и длиной 4360 мм изолиро­ ваны и соединены между собой течкой. Из увлажнительных шне­ ков семена сбрасываются в камеру отлеживания 3, выполненную в виде параллелепипеда емкостью 5,4 м3. Камера снабжена вво­ дом для пара и указателями уровня. Минимальное время пребы­ вания семян в камере 10—12 мин. В нижней части камеры имеет­ ся разгрузочное устройство, выполненное в виде двух рифленых валков 4 и регулируемой заслонки 5. Через разгрузочное уст­ ройство семена попадают в охладительный шнек 6 с осадитель­ ной камерой 7. С помощью вентилятора атмосферный воздух через щели в нижней части шнека продувает слой семян и охлаж­ дает их. Осадительная камера предназначена для улавливания семян, которые уносятся из шнека. Запыленный воздух из оса­ дительной камеры . поступает в циклоны. Производительность установки по увлажненным семенам достигает 280 т/сут.-

На Кокандском масложиркомбинате по эскизному проекту ВНИИЖа была изготовлена и смонтирована увлажнительная

269

установка по типу применяемой на Бухарском маслозаводе. Схе­ ма этой установки показана на рис. 156. Установка состоит из увлажнительного шнека 1 диаметром 500 мм и длиной 12 м, двух камер отлеживания 2 емкостью около 20 м3 каждая, сборного шнека 3 и охладительного шнека 4

Рис. 155. Схема увлажни­ Рис. 156. Схема увлажнительной установки

тельной установки Бухар­ Кокандского масложиркомбината. ского маслозавода .

шесть форсунок для распыления воды на поступающие сухие семена и четыре коллектора для подвода пара к увлажненным водой семенам.

Из увлажнительного шнека семена поступают в камеры для отлеживания, которые по форме представляют собой две усечен­ ные пирамиды, соединенные большими основаниями. Внутри каждой камеры имеется девять труб; по*которым подводится пар. Камеры снабжены уровнемерами. В нижней части ка­ мер имеются разгрузочные устройства, представляющие со­ бой два рифленых валка с регулируемыми заслонками. С по­ мощью штурвалов можно изменять зазор между заслонкой и валком и регулировать таким образом разгрузку семян из камер.

Из сборного шнека увлажненные семена поступают в охла­ дительный шнек с семью секциями. Каждая секция продувается

270

воздухом, который затем отсасывается вентилятором и подается в циклон.

Основываясь на результатах испытаний увлажнительных ус­ тановок Бухарского маслозавода и Кокандского масложиркомбината, ЦКБ ВНИИЖа разработало новую конструкцию увлаж­

кий рукав 11 выводятся на виброжелоб 12. Верхняя часть виб­ рожелоба подключена к вентилятору для удаления с увлажнен­ ных семян поверхностной влаги и снижения ихтемпературы. Производительность увлажнителя 200 т/сут.

Увлажнение высокомасличных подсолнечных семян эффек­ тивно может производиться по следующей схеме: увлажнение

271