CC BY
4905.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства (технические науки) DOI: 10.257127ASTU.2072-8921.2020.04.003 УДК 664.71
НОВЫЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА МУКИ
Д. Н. Протопопов, В. А. Шкарпетко, Л. А. Козубаева, С. С. Кузьмина
Повышение технико-экономических показателей работы - важная проблема любого предприятия. В связи с этим, внедрение в технологическую схему производства муки высокоэффективного дезинтегратора - задача весьма актуальная. В статье приводится теоретическое обоснование целесообразности использования дезинтегратора в схеме производства пшеничной муки с целью повышения эффективности технологического процесса и направленного изменения свойств готовой продукции. Установлено, что применение дезинтегратора на первом этапе размольного процесса способствует повышению выхода пшеничной муки высшего сорта, а также значительному сокращению вальцовой линии и общей просеивающей поверхности в размольном отделении. Представлены результаты изменения физико-химических показателей качества муки, полученной с применением дезинтегратора при различных режимах вращения его рабочих органов. Разные режимы механоактива-ции позволяют получить готовый продукт с заданными потребительскими свойствами, готовый к применению без процессов отлежки и созревания. Показано, что механоактива-ция размалываемых в дезинтеграторе продуктов способствует увеличению содержания в муке сырой клейковины на 4-5 % при одновременном ее укреплении.
Ключевые слова: дезинтегратор, механоактивация, качество муки, вальцовый станок, эффективность измельчения.
На каждом производственном предприятии стоят задачи повышения технико-экономических показателей, снижения фондоемкости и повышения фондоотдачи.
На зерноперерабатывающем предприятии, если говорить о производственном процессе, основная цель - при разумном минимуме эксплуатационных затрат и затрат на приобретение оборудования в результате проведения реконструкции или технического перевооружения добиться максимально возможного выхода готовой продукции наивысшего качества.
Известно, что в размольных отделениях мукомольных заводов для получения муки предусматриваются следующие процессы: драной, ситовеечный, шлифовочный, размольный, вымольный, формирования и контроля готовой продукции [1, 2].
Рассмотрим размольный процесс. Первый этап размольного процесса, включающий обычно три размольные системы, предназначен для получения муки высшего сорта. Второй этап размольного процесса, включающий до четырех систем, предназначен для получения муки высшего и первого сортов. Третий этап размольного процесса, включающий до 5 + 6 систем, предназначен для получения муки первого и второго сортов.
На первом этапе размольного процесса каждая система состоит из отдельных или сгруппированных блоков. Блок - это пара так называемых «гладких» мелющих валов, эн-толейтор и секция рассева. Системы раз-
мольного процесса второго и третьего этапов состоят из блоков: пара «гладких» мелющих валов, деташер и секция рассева, или пара «нарезных» мелющих валов и секция рассева [3].
На первом этапе размольного процесса в составе каждого блока присутствует энто-лейтор - доизмельчитель крупок и дунстов, устанавливаемый обязательно только после пары мелющих валов и внедряемый на предприятиях с середины 80-х гг. ХХ в.
Энтолейтор применяется на первом этапе размольного процесса, где измельчаются промежуточные продукты помола с наименьшими показателями зольности. Задача энто-лейтора - увеличить выход муки высоких сортов путем разрушения оставшихся «крупных» частиц эндосперма зерна пшеницы после прохождения пары мелющих валов размольной системы. При этом «крупные» частицы эндосперма, поступающие в энтолейтор, должны быть подготовлены к доизмель-чению. При прохождении пары мелющих валов в недоизмельченных частицах образуются микротрещины, способствующие дальнейшему разрушению частиц при механическом воздействии на них.
При прохождении «подготовленных» к доизмельчению частиц через энтолейтор происходит их доизмельчение до размеров 140 + 180 мкм, чтобы их (частицы) можно было назвать мукой (проход сит №45/50 ПА до 140 мкм, иногда проход сит № 41/43 - 36/40 ПА до 160 + 180 мкм). Измельчение в энто-
лейторе происходит в условиях свободного и стесненного ударов. Извлечение (выход муки) на размольной системе, оборудованной энтолейтором, составляет 50 - 63 % от количества продукта, поступившего на систему. При этом вальцовый станок обеспечивает 25 -27 %, а энтолейтор - остальные 25 - 38 % извлечения. Разброс в показателях до 13 % в работе энтолейтора обусловлен конструктивными особенностями различных производителей.
Особенности эксплуатации размольных систем, оборудованных энтолейторами:
1) при попытке увеличения извлечения на вальцевом станке свыше 25 - 27 %, в потоке продукта, поступающего на энтолейтор, присутствует излишнее (для дальнейшего доизмельчения) количество муки, т. е. - рыхлого продукта, препятствующего разрушению недоизмельченных частиц. В этом случае извлечение на системе все равно не увеличивается. Следует заметить, что в результате прижатия валов пропорционально увеличивается количество потребляемой вальцевым станком электроэнергии;
2) энтолейтор без применения вальцевого станка перед ним обеспечивает извлечение 10- 15 %.
Таким образом, на сегодняшний день актуальна задача разработать и применить вы-
сокоэффективный измельчитель крупок и дунстов для использования на первом этапе размольного процесса, в котором выделяется до 95 % общего количества муки высшего сорта в размольном отделении.
Вариантом решения задачи по применению высокоэффективного измельчителя, работающего независимо от вальцового станка, может являться использование дезинтегратора. Дезинтеграторы находят широкое применение в разных областях народного хозяйства [4-8, 10].
Использование дезинтегратора позволяет при изменении скоростей вращения рабочих дисков оказывать влияние на потребительские свойства муки [9].
Так как наибольшее количество низкозольного продукта, из которого получают муку высшего сорта, поступает на первую систему первого этапа размольного процесса, а на каждую последующую систему поступает не-доизмельченный продукт с предыдущей системы, «идеальным» вариантом является использование интенсивного измельчителя, превращающего в муку весь поток продукта, направляемого на первую систему первого этапа размольного процесса и работающего независимо от вальцового станка. Дисперсный состав продукта размола проиллюстрирован рисунками № 1 и № 2.
Рисунок 1 - Продукт, поступающий на 1-ую размольную систему ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 4 2020
Но на этом пути повышения эффективности процесса возможны два противопоказания.
Во-первых, усредненная зольность продукта, поступающего на первую систему первого этапа размольного процесса выше требуемой для муки высшего сорта;
Во-вторых, к новым способам интенсивного измельчения следует подходить осторожно с точки зрения возможного изменения качественных показателей муки, в частности показателей качества клейковины.
Высокоэффективный измельчитель крупок и дунстов также необходим для применения на втором этапе размольного процесса, где в общем потоке продукта, поступающего на первую систему, основную часть составляет недоизмельченный продукт из первого этапа, смешанный с более зольными потоками с Ш-М драных систем и со сходовыми продуктами первого этапа.
Следовательно, из такой смеси получается продукт зольностью выше, чем мука, полученная на первом этапе размольного процесса.
В свою очередь, на третий этап размольного процесса поступает недодоизмель-ченный продукт второго этапа, смешанный с продуктами более высокой зольности, из вы-мольного процесса и с продуктами с последней, V драной системы.
Вариантом решения задачи по применению высокоэффективного измельчителя, работающего независимо от вальцового станка, может являться использование дезинтегратора, позволяющего при изменении скоростей вращения рабочих дисков оказывать влияние на потребительские свойства муки.
Применение дезинтегратора предполагается в следующих местах технологической схемы производства муки:
- на первом этапе размольного процесса в потоке после рассева второй размольной системы (второй сход, направляемый на третью размольную систему) или в потоке после третьей размольной системы (первый и второй сходы, направляемые на четвертую размольную систему, которая является начальной на втором этапе размольного процесса);
- на втором этапе размольного процесса в потоке после рассева четвертой размольной системы (второй сход, направляемый на пятую размольную систему).
Места установки дезинтегратора обусловлены однородностью продукта, из которого не удалось получить муку по традиционной схеме.
Помимо решения технологической задачи - увеличение отбора низкозольной муки на первом и втором этапах размольного процесса, происходит снижение нагрузки на последующее за дезинтегратором оборудование, что облегчает режимы работы вальцовых
станков и уменьшает энергоемкость производства.
На основании соответствующих технологических расчетов при выполнении проектов реконструкции или техперевооружении предприятий с использованием дезинтеграторов возможно значительное сокращение вальцовой линии и общей просеивающей поверхности в размольном отделении.
Эффективность измельчения и изменение качественных показателей клейковины
при получении муки в технологических схемах с использованием дезинтеграторов, представлены в протоколах испытаний на различных режимах вращения рабочих органов дезинтегратора.
Результаты испытаний качества муки, полученной при включении дезинтегратора в технологическую схему ее производства, представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Физико-химические показатели качества муки
Наименование показателя Значение показателя
Максимальная относительная скорость движения рабочих органов дезинтегратора, м/с
исходный образец 150 200 250
Количество клейковины, % 22,0 ± 1,4 27,0 ± 1,4 26,0 ±1,4 26,0 ± 1,4
Качество клейковины, ед. ИДК 77,0 ± 3,6 72 ± 3,6 73 ± 3,6 71 ± 3,6
Крупность, остаток на сите 45/50ПА, % 42,0 ± 0,7 44,0 ± 0,7 31,0 ± 0,7 22,0 ± 0,7
Как видно из таблицы, в результате ме-ханоактивации количество клейковины в муке заметно возрастало на 4-5 % по сравнению с исходной мукой. При этом наблюдалось укрепление клейковины, хотя она и оставалась в той же группе качества.
Различные режимы механоактивации, которой подвергается мука в дезинтеграторе позволяют получить готовый продукт с за-
данными потребительскими свойствами, готовый к применению без процессов отлежки и созревания. Использование механоактивации при производстве муки дает возможность получать различные типы муки для хлебопекарного, макаронного, слоеного и песочного теста. Наступает пора на ряду с термином сорт муки использовать термин «тип муки».
Рисунок 3 - Продукт, поступающий на последнюю размольную систему ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 4 2020
*
Рисунок 4 - Продукт последней размольной системы после измельчения дезинтегратором
Некоторые предприятия уже имеют опыт применения дезинтеграторов, установив их на измельчение продукта, который можно назвать «мучка кормовая» (рисунки 3, 4), а именно, в поток второго схода с последней размольной системы и добившись положительных результатов в части повышения общего выхода размольного отделения.
Установка дезинтегратора на этот поток продукта сглаживает недостатки работы размольного отделения (промола), возникающие по причине неудовлетворительной работы оборудования или неэффективной организации процесса в размольном отделении.
Таким образом, установка дезинтегратора позволяет решить ряд технологических задач связанных не только с получением продукта высшего качества, но повышения эффективности производства в целом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гафин, М. М. Измельчение зерна и промежуточных продуктов / М. М. Гафин // Научный вестник Технологического института - филиала ФГБОУ ВПО Ульяновская ГСХА им. П. А. Столыпина. - 2014. - № 13. - С. 67-72.
2. Егоров, Г. А. Технология муки. Технология крупы : учеб. пособие для студентов вузов / Г. А. Егоров. - 4-е изд., испр. и доп. - М. : КолосС, 2005. -303 с.
3. Правила организации и ведения технологического процесса на мукомольных заводах ; ч.1, 2. -
М. : Производственно-издательский комбинат ЦНИИТЭИ хлебопродуктов. - 1991.
4. Лапшин, В. Б. Применение дезинтегратора в различных технологиях / В. Б. Лапшин, М. Ю. Колобов, В. В. Колобов, А. В. Рязанцева // Известия высших учебных заведений. Серия : Химия и химическая технология. - 2004. - Т. 47. - № 8. - С. 71-75.
5. Дезинтегратор для измельчения твердых сыпучих веществ / С. А. Попов, В. Е. Нечесов, И. И. Ивашкин, В. В. Воронцов : под общей редакцией Б. Х. Гайтова // Технические и технологические системы : материалы седьмой международной научной конференции «ТТС-15». ФГБОу ВПО «Кубанский государственный технологический университет». - 2015. - С. 79-83.
6. Семиколенко, И. А Дезинтегратор с эффективной камерой помола / И. А. Семиколенко, В. П. Воронов, П. П. Пензев // Известия высших учебных заведений : Строительство. - 2010. - № 8 (620). - С. 83-88.
7. Титов, В. А. Исследование процессов измельчения материалов в дезинтеграторе / В. А. Титов, Е. В. Остроглядова, Н. В. Мерзликина // Вестник КрасГАУ. - 2009. - № 12 (39). - С. 161-164.
8. Хинт, Й. А. УДА-технология: проблемы и перспектива [Электронный ресурс] / Й. А. Хинт. -Таллин : Валгус, 1981 - 36 с - Режим доступа : http://www.tpribor.ru/hint4.html, загл. с экрана.
9. Кузьмина, С. С. Влияние механоактивации на технологические свойства муки / С. С. Кузьмина, Л. А. Козубаева, Д. Н. Протопопов // Ползунов-ский вестник. - 2017. - № 2. - С. 41-44.
10. Golik, V. Sustainable development ofmining processes based on mechanochemical leaching of ore / V. Golik, Y. Razorenov, V. Morkun, N. Morkun, V. Tron // International Conference on Sustainable
Futures: Environmental, Technological, Social and Economic Matters, ICSF 2020. - 2020. - P. 03004 -DOI: 10.1051/e3sconf/202016603004/.
Протопопов Дмитрий Николаевич,
к.т.н., доцент кафедры машины и аппараты пищевых производств ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», 656038, г. Барнаул, ул. Ленина, 46, е-mail: dnprotopopov @mail.ru.
Шкарпетко Виктор Анатольевич,
ведущий инженер АПО «<Алтайзернопроект» АлтГТУ, е-mail: altaizernoproekt@mail.ru.
Козубаева Людмила Алексеевна,
к.т.н., доцент кафедры технологии хранения и переработки зерна ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», 656038, г. Барнаул, ул. Ленина, 46, е-таИ: cosubaeva @таН.ги.
Кузьмина Светлана Сергеевна, к.т.н., доцент кафедры технологии хранения и переработки зерна ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», 656038, г. Барнаул, ул. Ленина, 46, е-таИ: svetlana.politeh @таН.ги.
