Разработка линии подготовки зерна сафлора к переработке

Важнейшей задачей для сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности является совершенствование процесса очистки зерна сафлора, обусловленное требованиями, предъявляемыми к качеству масличного сырья [1–8]. Лимитирующим моментом этого процесса является выделение семян трудноотделимых примесей, незначительно отличающихся от зерен сафлора. Из примесей в зерновой массе сафлора к наиболее трудноотделимым относятся семена прицепника широколистного, которые по физико-механическим свойствам близки к зерну сафлора [9–13].

Недостатками известных линий переработки семян масличных культур являются ограниченные функциональные возможности линии, которые не позволяют обеспечить эффективное отделение зерна сафлора от примесей и подготовить к дальнейшей переработке по извлечению сафлорового масла.

Поэтому предлагается новая схема высокоэффективной линии подготовки зерна сафлора к переработке, обеспечивающая интенсификацию технологического процесса отделения зерна сафлора от примесей и подготовки к дальнейшей переработке по извлечению сафлорового масла за счет рациональной компоновки оборудования.

Технологическая схема линии подготовки зерна сафлора к переработке (рисунок 1) состоит из ковшового элеватора (нории) 1 , приемного бункера 2 , воздушно-ситового сепаратора 3 , предназначенного для очистки зерна сафлора от легких, мелких, крупных примесей, магнитного сепаратора 4 , осуществляющего удаление ферромагнитных частиц, овсюгоотбор-ника и куколеотборника 5 , камнеотделителя 6 для выделения минеральных примесей (галька, песок и т. д.) и щуплого зерна сафлора, вибросепаратора 7 для разделения близких по физическим свойствам продуктов (например, для выделения прицепника широколистного), шлифовальной машины 8 , предназначенного для очистки поверхности зерна сафлора, удаления хохолков и утончения панцирной оболочки зерна, дуоаспиратора 9 , фотоэлектронного сепаратора 10 , предназначенного для выделения примесей, отличающихся от зерна пшеницы по цвету, аппарат для влаготепловой обработки 11 .

Технологическая схема линии подготовки зерна сафлора к переработке работает следующим образом.

Исходная зерновая смесь поступает в норию 1 и транспортируется в приёмный бункер 2 . При этом исходная зерновая смесь состоит из сафлора – 90% (рисуно к 2) ; грубого сора – 2%; семян вьюнка – 1% (рисунок 3) , семян прицепника широколистного – 4% (рисунок 4) , и легких примесей (не показаны). В разных партиях зерна содержится до 9–11% прицепника широколистного. Из приёмного бункера 2 зерновая масса равномерно подаётся в воздушно-ситовой сепаратор 3 . Воздушно-ситовой сепаратор 3 очищает зерно от крупных I, мелких II и лёгких III примесей.

Рисунок 1. Принципиальная технологическая схема линии подготовки зерна сафлора к переработке

Figure 1. The basic technological scheme of the line for preparation of safflower grain for processing

Рисунок 2. Зерно сафлора до и после удаления хохолка

Figure 2. Grain of safflower before and after removal of tuft

Рисунок 3. Крупные и мелкие сорные примеси

Figure 3. Large and small weeds

Рисунок 4. Прицепник широколистный

• Figure 4.    Broad-leafhook-on

Однако, разделением сафлора и вьюнка просеиванием на ситах возможно очистка до 98–99%, так как по основному параметру – ширине, на вариационных кривых (рисунок 5) наблюдается небольшое наложение, которое при разделении на ситах с продолговатыми отверстиями 2x20 мм не влияет на эффективность очистки. Это объясняется тем, что толщиной в пределе до 2 мм характеризуются щуплые, недозрелые зёрна сафлора и представляют собой зерновую примесь.

Рисунок 5. Вариационные кривые распределения семян сафлора и его примесей по ширине

• Figure 5.    Variation curves for the distribution of seeds of safflower and its impurities in width

Зерновая смесь IV с семенами прицепника широколистного, минеральными и другими примесями поступает самотёком в промежуточный бункер. Из промежуточного бункера зерновая масса сафлора подаётся в магнитный сепаратор 4 , где она отделяется от ферромагнитных примесей.

Зерновая масса направляется в триер-овсюгоотборник 5 , где короткие зерна и примеси длиной меньше диаметра ячеек захватываются ими и направляются вверх. Над лотком семена под действием силы тяжести выпадают из ячеек и направляются в шнек, по которому они выводятся по лотку из цилиндра. Длинные семена, частично попадая в ячейки, не удерживаются в них и выпадают, не доходя до лотка. Далее они перемещаются вдоль оси цилиндра и идут сходом по ячеистой поверхности. Так из зерновой смеси выделяются зерновки овсюга.

Затем зерновая смесь попадает в триер-куколеотборник 5 . Там она проходит очистку от коротких примесей – куколя. Семена куколя лучше заполняют ячейки и свободно выпадают из них над лотком тогда, когда цилиндр будет вращаться с определенной скоростью, а остальные частицы перемещаются сходом вдоль оси цилиндра.

Далее зерновая смесь V, очищенная от крупных, мелких, лёгких, длинных (овсюг) и коротких (куколь) примесей поступает в камнеотделительную машину 6 .

В камнеотделительной машине 6 происходит выделение минеральных частиц (камней) из зерновой смеси. После сепарирования в камнеотделительной машине зерновая смесь VI поступает в промежуточный бункер (на схеме не показано).

Из промежуточного бункера зерновая смесь VI подаётся в приёмное устройство вибросепаратора 7 для выделения близких по физическим свойствам продуктов, например, прицепник широколистный. Использование вибросепаратора 7 в процессе отделения сафлора от прицепника широколистного связано с тем, что геометрические размеры зерен сафлора и семян прицепника широколистного, отличаются незначительно, поэтому полное разделение их по геометрическим размерам не обеспечивается. В вибросепараторе 7 , зерновая смесь из приёмного устройства частицы попадают в каналы сепарирования, образованные зигзагообразными отражателями, закреплёнными на сортировальном столе сепаратора для выделения прицепника широколистного. В каналах сепарирования, образованных зигзагообразными отражателями в процессе виброударного самосортирования, разделяются сафлор VIII и прицепник широколистный VI.

Зерновая масса направляется на шлифовальную машину 8, где происходит очистка поверхности зерна, удаление хохолка, утончение панцирной оболочки, а по возможности и полное ее удаление. Из шлифовальной машины 8 зерновая масса поступает в дуоаспиратор 9, а отрубинистые частицы легкой фракции, выделенные аспирационным устройством, выводятся из производства.

Из дуоаспиратора 9 зерновая масса поступает в фотоэлектронный сепаратор 10 .

Предварительная подготовка с использованием шлифовальной машины 8 перед фотоэлектронным сепаратором 10 позволяет в последующем эффективно проводить спектральный точечный анализ зерна с целью сортировки его на основании химического состава и цвета.

Выделенные зерна сафлора, затем подаются в аппарат для влаготепловой обработки.

Одним из ключевых единиц оборудования данной линии является фотоэлектронный сепаратор 10 . Однако при его работе выявлено, что в процессе загрузки сортируемого материала из вибропитателя наблюдается высокая амплитуда колебаний зерна, вызванных отскоком от поверхности лотка и это снижает эффективность сепарации зерновых продуктов. Поэтому предложена конструкция фотоэлектронного сепаратора, устраняющего этот недостаток.

Предложенный фотоэлектронный сепаратор 10 содержит устройство транспортировки сортируемого материала, состоящее из накопителя 1 и вибропитателя 2 со скатным лотком 3 (рисунок 6) . При этом накопитель 1 и вибропитатель 2 установлены по отношению к скатному лотку 3 с тыльной его стороны. В верхней части скатный лоток 3 имеет плавный изогнутый переход к вибропитателю 2 .

Рисунок 6. Общий вид фотоэлектронного сепаратора

• Figure 6.    General view of the photoelectric separator

Фотоэлектронный сепаратор 10 (рисунок 7) также содержит устройство лазерного освещения сортируемого материала, состоящее из оптического волокна 14, вход которого через фокусирующую оптику 15 и поворотные призмы 16 связан с оптическими выходами одного или нескольких лазеров 17, а выход оптического волокна 14 связан с фокусирующей и цилиндрической оптикой 18, 19 устройства развертки лазерного пучка 20, а также устройство считывания и обработки изображения 21, устройство для удаления дефектных материалов 22.

Рисунок 7. Принципиальная схема устройства и принципа действия фотоэлектронного сепаратора

• Figure 7.    Schematic diagram of the device and the principle of the action of the photoelectric separator

Фотоэлектронный сепаратор 10 может содержать два и более устройства считывания и обработки изображений 21 , ориентированных как на считывание отраженного и прошедшего через материал лазерного освещения, так и на считывание в разных спектральных диапазонах.

Работа фотоэлектронного сепаратора осуществляется следующим образом. Устройство транспортировки сортируемого материала из накопителя 11 с помощью вибропитателя 12 и скатного лотка 13 подает продукт в зону лазерного освещения, и благодаря скруглению скатного лотка 13 сортируемый материал перемещается без отскока от него.

Излучение одного или нескольких лазеров 17 фокусирующей оптикой 15 проецируется на входном торце оптического волокна 14. Излучение выходного торца оптического волокна 14 фокусирующей и цилиндрической оптикой 18, 19 проецируется на плоскость зоны регистрации изображения в виде светового пучка 20. Цилиндрическая оптика 19 устройства развертки лазерного пучка 20 рассчитывается так, чтобы освещаемая область совпала с зоной регистрации изображения устройством 21, содержащим линейный видеодатчик. Неравномерность интенсивности в зоне освещения может быть скомпенсирована на этапе формирования и обработки видеосигнала в устройстве 21. Устройство считывания и обработки изображения 21 за время, не превышающее времени прохождения продукта от зоны регистрации изображения до устройства удаления дефектных материалов 9, принимает решение об удалении некондиционного продукта. Устройство 21 в расчетное время формирует адрес пространственного положения удаляемого объекта и активизирует работу устройства 22 удаления дефектных материалов. Поворотные призмы 16 позволяют ограничить угловой спектр вводимого в оптический волновод излучения и упростить задачу пространственного размещения лазеров 17 и оптических элементов формирования развертки лазерного пучка 20.

Падающий или движущийся поток продукта ограничен по ширине апертурой регистрируемого изображения и по лучу зрения глубиной резкости объектива устройства считывания 21 .

Выводы

Преимущества предлагаемой линии подготовки зерна сафлора к переработке заключаются в том, что дополнительная установка перед фотосепаратором шлифовальной машины и дуоаспиратора позволяет отделить хохолок