К выбору устройств для фракционирования продуктов размола зерна

В большинстве используемых на сегодняшний день мини мельниц используются упрощенные схемы сортовых помолов обеспечивающий низкий уровень выхода сортовой муки, и значительные энергозатраты на её производство, следовательно для такого вида мукомольного производства тема повышения эффективности производства является актуальной. По этой причине одним из основных направлений модернизации мукомольного производства является увеличение выхода сортовой муки, снижение энергоемкости производства и обеспечение безопасности производственного процесса. Достижение поставленных условий возможно через поиск устройств обеспечивающих эффективное разделение продуктов размола зерна [1].

В существующих технологиях производства муки точность разделения на промежуточных стадиях измельчения не только влияет на качество и выход продукции, но и определяет нагрузку и эффективность работы остальных технологических машин, следовательно, производительность и технико-экономические показатели предприятия в целом. Так формирование одинаковых по размеру фракций на повторном измельчении облегчает подбор режимов и существенно уменьшает нагрузку на вальцовые пары. А предварительная клас- сификация помола перед рассевами повышает их производительность и уменьшает уход ценных частиц в проход, тем самым снижаются потери доброкачественного сырья и энергии [2]. Вывод из процесса повторного измельчения мелких фракций позволяет не только снизить нагрузку на оборудование, но и уменьшить запыленность производственного процесса, повышая уровень пожаровзрывобезопасности на зерноперерабатывающих предприятиях [3].

В настоящее время на рынке оборудования для перерабатывающей и мукомольной промышленности представлено большое количество устройств предназначенных для разделения материалов. Большинство этих устройств можно классифицировать по использованию различных свойств материалов [4]. Так, например материалы могут находиться в трех фазовых состояниях: твердом, жидком и газообразном. Соответственно и устройства позволяющие разделять твердые и газообразные материалы, твердые и жидкие и т.п. Но наиболее точная классификация устройств по структурному разделению материалов можно выполнить по принципу использования различия в физико-химических свойствах разделяемых материалов см. рис. 1.

Некоторые устройства при разделении материалов используют только одно свойство разделяемого материала, например габаритные размеры (дисперсность) материала, но большинство устройств используют совокупность свойств материала. В качестве примера можно рассмотреть работу электрофильтров, где материал, попадая в электрическое поле наэлектризовывается в зависимости от свойств мате- риала (от поверхностной и внутренней электропроводности, формы и размеров частиц материала), а также от структуры слоя и параметров газового потока и при дальнейшем движении попадая в магнитное поле происходит фазовое разделение материала (твердые частицы от газа) и структурное разделение материала в зависимости от величины магнитного поля и уровня заряда частиц материала [1].

Рисунок. Классификация устройств по структурному разделению материалов использующих различие в физико-химических свойствах разделяемых материалов

Однако представленные устройства нашли разное применение в различных отраслях производства.

Наибольшее распространение получили устройства, использующие различие в габаритных размерах (дисперсности) материалов позволяющие достаточно точно структурировать разделяемый материал, однако при разделении мелкодисперсных материалов эти устройства имеют сравнительно низкую производительность. Использование гидрофизических свойств материалов (смачиваемость) в гидрофильтрах лучше всех остальных устройств позволяет разделять фазы, например твердую от газообразной. Но их использование ограничено свойствами разделяемого материала и областью дальнейшего использование выделенного материала. Следовательно, для каждой сферы деятельности необходимо свой набор требований и характеристик устройств, используемых при структурном разделении материала.

В мукомольном производстве нашли широкое применение два типа устройств [5]:

• 1.    Устройства, использующие различие в габаритных размерах (дисперсности) материалов (ГРМ), например рассевы;

• 2.    Устройства, использующие различие в аэродинамических свойствах разделяемых материалах (АДМ), например пневмосепараторы.

Использование других устройств ограниченно по ряду причин: низкая производительность, точность, высокая стоимость и т.п.

Но, прежде чем определиться с устройством для фракционного разделения продуктов размола зерна на мини-мельницах необходимо сформулировать набор требований (критериев) относительно которых будет осуществляться выбор того или иного устройства.

Данные требования можно разделить на три группы: технические, технологические и экономические [2].

Важным техническим требованием на наш взгляд, является габаритные размеры, которыми ограничена сама минимельница, в некоторых случаях масса используемых устройств. С технологической точки зрения основными требованиями являются:

• 1.  Высокая производительность сор

• 2.  Широкий диапазон фракционных

• 3.    Точность разделения по фракциям.

• 4.    Величина потерь ценных частиц в процессе фракционирования.

тирования по фракциям.

составов разделяемых материалов.

Главным экономическим требованием является минимальная стоимость фракционирования материала и стоимость установки, выполняющей эту операцию.

Устройства, отвечающие наибольшему количеству перечисленных требований – устройства ГРМ. Однако у них есть ряд недостатков:

• 1.    С уменьшением размера разделяемых частиц и количества фракций их габаритные размеры становятся относительно большими.

• 2.    С ростом производительности уменьшается точность разделения по

• 3.    В диапазоне от 10 мкм и ниже данные устройства не работают.

фракциям, и увеличиваются потери ценного материала.

Именно поэтому на крупных мельничных комплексах получило наибольшее распространение последовательное сочетание устройств в начале устройства ГРМ, обеспечивающих высокую точность разделения по фракциям, а в дальнейшем устройства АДМ, обеспечивающих выделение мелкодисперсной фракции. Однако такое сочетание не удовлетворяет главному техническому требованию – габаритно-сти.

Использование на мини-мельницах только устройств АДМ в ряде случаев не позволяет выдержать требования ГОСТа на производимую продукцию. Поэтому на наш взгляд оптимальным будет последовательное сочетание устройств АДМ – ГРМ – АДМ, где устройство, использующие различие в аэродинамических свойствах разделяемых материалах снимут нагрузку (повысив при этом производительность) с устройств, использующих различие в габаритных размерах (дисперсности) материалов, тем самым сократив их габаритные размеры.