CC BY
822
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
В
УДК 664.3.032
Бышов Н. В., Черных И. В., Корнюшин В. М. Byshov N. V., Chernykh I. V., Kornyushin V. M.
СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МАСЛОЛИНИЙ PRODUCTIVITY TOOLS CREAMERY IN FARMS
В данной статье перечислены факторы существенно влияющие на выход конечного продукта при производстве масла с использованием холодного и горячего способа, а так же устройства предназначенные для полного или частичного исключения их влияния. Это является актуальной темой в связи с переходом многих сельскохозяйственных предприятий на производства малых мощностей, что в сфере переработки масличных означает переход на холодный способ получения.
This article describes the factors significantly affect the yield of final product in the production of oil using a hot and cold method, as well as devices designed for total or partial exclusion of their influence. This is a hot topic in connection with the transition of many agricultural enterprises on production of small capacity, which needs transition to a cold method of oil producing.
Key words: vegetable oil, oil processing, oil yield.
Ключевые слова: растительное масло, переработка масличных, выход масла.
Бышов Николай Владимирович -
д-р техн. наук, профессор кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка
Рязанский государственный агротехнологический университет имени П. А. Костычева Тел.: (84912) 35-88-31 Е-таП: byshov@rgatu.ru 35-88-31
Черных Илья Владимирович -
аспирант кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка
Рязанский государственный агротехнологический университет имени П. А. Костычева Тел.: (84912) 96-16-48 Е-таИ: ichcorp62@mail.ru
Корнюшин Владимир Михайлович -
старший преподаватель кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка
Рязанский государственный агротехнологический университет имени П. А. Костычева Тел.: (84912) 35-09-17 Е-таП: konstruktor56@mail.ru
Byshov Nikolay Vladimirovich -
Doctor in Technical Sciences, Professor of «Maintenance
of machine and tractor park department»
Ryazan State Agrotechnological University
Named after P. A. Kostychev
Tel.: (84912) 35-88-31
Е-mail: byshov@rgatu.ru
Chernykh Ilya Vladimirovich -
PhD student of «Maintenance of machine and tractor park department»
Ryazan State Agrotechnological University Named after P. A. Kostychev Tel.: (84912) 96-16-48 Е-mail: ichcorp62@mail.ru
Kornyushin Vladimir Mikhaylovich -
senior lecturer of «Maintenance of machine and
tractor park» department
Ryazan State Agrotechnological University
Named after P. A. Kostychev
Tel.: (84912) 35-09-17
Е-mail: konstruktor56@mail.ru
На сегодняшний день производителям сельскохозяйственной продукции наиболее выгодно создание производств малых мощностей. Это дает им большие прибыли за счет уменьшения транспортных расходов при вывозе переработанного материала в меньших объемах, удовлетворения собственных нужд, например, кормления сельскохозяйственных животных жмыхом, использования отходов производства или побочных продуктов производства, таких как лузга[6].
Говоря о фермерских хозяйствах как о производителях растительного масла, чаще всего предполагается переработка масличных семян в относительно небольших объемах, что в свою очередь подразумевает такие способы переработки как одноступенчатый, двухступенчатый, горячий и чаще всего холодный.
Важнейшую роль в определении сферы использования полученных масел и жмыхов игра-
ет их качество, которое во многом зависит от режимов работы оборудования, физико-механических свойств семян и способов подготовки их к извлечению масла.
Повышение производительности маслолиний за счет увеличения выхода масла при таких способах переработки, как горячий одноступенчатый или двухступенчатый, заключается в нескольких этапах предварительной подготовки: очистке, обрушивании, влаготепловой обработке.
Немаловажную роль в получении наибольшего выхода масла играет измельчение материала. Чем больше будет разрушенных клеток, тем меньшее воздействие необходимо будет приложить для извлечения масла.
Оболочка большинства масличных семян, имея пористую структуру, легко поглощает масло и плохо его отдает при прессовании, тем самым оказывая существенное влияние на величину потерь масла. В связи с этим производители добиваются максимального отделения
в
№ 2(18), 2015
Агроинженерия
23
оболочки от ядра при переработке такого вида маслосемян, но в некоторых случаях отделение оболочки не требуется, или затруднительно. Например шелуха хлопчатника не оказывает такого отрицательного влияния, поэтому при переработке этого вида масличных, задача снижения содержания оболочки в общей массе масличного материала не ставится. Существует еще одна группа масличных, таких как лен, рыжик, сурепица и другие, которые в некоторых случаях перерабатываются, без отделения оболочки от ядра из-за прочного срастания оболочки с маслосодержащим эндоспермом.
Влажность семян влияет на процесс переработки, изменяя прочность оболочки масло-семян и ее упругопластичные свойства. Температура масличного материала также влияет на результат отжима. Степень нагрева перерабатываемого материала в значительной степени определяет его упругие и пластические свойства, тем самым влияя на выход масла. Например, прочность оболочек семян подсолнечника при температуре 50° на 15-20 % ниже, чем у оболочек непрогретых семян[5].
При горячем способе производства температура процесса поддерживается за счет поступления в пресс горячей мезги из жаровни. В некоторых конструкциях прессового оборудования предусмотрен подвод тепла на период пуска или на протяжении всего процесса прессования. Конструкциями других прессов это не предусмотрено.
Особое значение температура материала имеет при использовании холодного способа прессования, так как в большинстве случаев в пресс поступают необрушенные семена различной температуры. Это особенно часто случается в холодный период года, из-за длительной транспортировки материала от места хранения к месту переработки, или из-за отсутствия необходимого обогрева помещений на том или ином этапе производства, масличное сырье при этом промерзает и, имея пониженную температуру, хуже отдает масло[5]. В отличие от горячего способа, где на данном этапе в пресс поступает мезга, прошедшая тепловую обработку и имеющая заданную температуру. В случаях недостаточной температуры, масло, содержащееся в ядре, слишком густое и плохо поддается отжиму. А перегрев ведет к ухудшению показателей работы пресса и пригоранию жмыха к поверхности зеера и шнекового вала. Использование холодного способа прессования, наиболее часто применяемого в фермерских хозяйствах, зачастую исключает большую часть из этих этапов подготовки маслосемян, что значительно снижает процент выхода готового продукта.
Создаваемые маслозаводы производительностью от 1 т/ч до 50 т/сут в большинстве случаев позволяют производить все операции подготовки масличного сырья к прессованию: очистку, обрушивание, разделение на фракции, измельчение и т.д. В данной статье акцент делается на предприятия со значительно меньшей производительно-
стью, в которых отказываются от большинства, а в некоторых случаях от всех технологических операций подготовки. Для таких предприятий становится актуальной задача разработки нового оборудования, позволяющего при минимальной подготовке сырья к прессованию повысить выход масла. Оборудования, не требующего больших затрат на его эксплуатацию, обслуживание, ремонт, и специальных знаний для работы с ним.
Объекты исследования
Задачу увеличения выхода масла в первую очередь решают разработкой и внедрением специального дорогостоящего оборудования в сложные многоступенчатые способы производства, такие как горячее прессование, экстракция. Это могут быть всевозможные исследования прессов, процессов обработки влагой с разработкой соответствующего оборудования, испытание новых растворителей для способа экстракции и др.
В способе производства масла менее сложном, таком как холодное прессование, проблему сниженного выхода масла решают разработкой и внедрением в производство установок для минимальной подготовки и переработки масличного сырья. В большинстве случаев такие установки представляют собой модернизированное оборудование, имеющееся в линии.
Так, большинство изобретений, запатентованных в этой области, представляют собой прессы, оснащенные нагревателями, предназначенными для изменения температуры перерабатываемого материала или устройства транспортировки, которые также осуществляют подогрев и частичную очистку.
На рисунке 1 изображены установки, разработанные для снижения энергетических и материальных затрат на производство растительного масла без снижения его качества, за счет подогрева и снижения количества шелухи.
Большинство установок такого типа имеют ряд недостатков, таких как сложность конструкции, отсутствие теплоизоляции, что приводит к теплопотерям, отсутствие точного регулирования подвода тепла, из-за чего становится невозможным использование этого оборудования для переработки материала неопределенной температуры.
Если установка имеет нагревательный элемент, предназначенный для подогрева перерабатываемого материала, необходимо обеспечить его теплоизоляцией, за счет которой теплопотери в окружающую среду и к элементам конструкции будут минимальны. Такие устройства должны быть также обеспечены оборудованием, регулирующим степень подачи тепла в зависимости от температуры семян поступающих на переработку, за счет чего можно будет добиться постоянного максимального выхода масла необходимого качества. Степень изменения температуры нагревателя должна так же зависеть от вида перерабатываемой культуры, так как каждая культура имеет свои характеристики, такие как плотность, структура и т.д.
24
Е^екв^алыый.......
|^ Ставрополья
научно-практический журнал
б
Рисунок 1 - а - установка для получения масла прессованием из растительного сырья; б - установка для подготовки растительного масличного сырья к прессованию[1][3].
Результаты
При изучении темы «Повышение производительности маслолиний» в Рязанском ГАТУ была поставлена цель разработать установку для подготовки растительного масличного сырья к прессованию способную обеспечить фермерское хозяйство занимающееся производством масла, максимальным выходом конечного продукта необходимого качества и не зависимо от времени года.
Как было описано выше, фермерские хозяйства занимающиеся производством масла в небольших объемах зачастую используют способ холодного прессования, так как горячий способ получения или способ экстракции требует больших капиталовложений на приобретение всего технологического оборудования. И в конечном итоге, для достижения максимального выхода масла при выборе холодного способа прессования, остается варьировать такими параметрами как температура или влажность перерабатываемого масличного материала.
Для достижение поставленных целей необходимо решить задачи рационального использования тепла и изменения температуры или влажности поступающего на переработку масличного материала.
В первую очередь при разработке данной установки с целью снижения затрат было принято решение модернизировать имеющийся в стандартных линиях холодного производства масла узел, а не разрабатывать новое устройство. Этим узлом стал шнековый транспортер, так как транспортировочные устройства есть почти в каждой маслолинии, а модернизация конструкции самого пресса сложнее и дороже.
Была разработана полезная модель, показана на рисунке 2, которая исключает все вышеперечисленные недостатки аналогов.
1 - корпус, 2 - входной патрубок, 3 - датчик температуры входящего материала, 4 - шнек,
5 -теплоизоляционный кожух, 6 - датчик температуры выходящего материала, 7 - выходной патрубок, 8 - нагреватель корпуса, 9 - устройство регулировки температуры, 10 - ИК-излучатель
Рисунок 2 - Установка для подготовки растительного масличного сырья к прессованию
Установка включает в себя теплоизоляционный кожух, значительно снижающий теплопоте-ри нагревателя в окружающую среду, датчики температуры маслосемян на входе в устройство и на выходе, исходя из показаний которых меняется температура нагревателя. Это дает возможность доводить масличный материал до оптимальной температуры независимо от начальной.
Работает установка следующим образом. Сырье, поступая во входной патрубок 2, контактирует с датчиком температуры 3, далее под действием шнека 4 масличное сырье транспортируется к выходному патрубку 7, где контактирует с датчиком температуры выходного материала. Во время транспортировки материала по кожуху 5 он подвергается тепловому воздействию от нагревателя 8, который в свою
а
в
№ 2(18), 2015
Агроинженерия
25
очередь меняет степень нагрева при помощи устройства регулировки температуры в зависимости от показаний датчиков[2]. На данное устройство получен патент на полезную модель.
Дальнейшие исследования в этой области будут заключаться в выявлении оптимальных температурных режимов прессования некоторых масличных культур по количественным и качественным показателям, в изготовлении лабораторной установки, ее испытаниях, подборе и настройке оборудования. Оптимальность процесса по количественному показателю будет выявляться для тех случаев, когда поставлена задача получения максимального количества масла. В тех случаях, где необходимо придерживаться определенного качества продукта, будет исследоваться влияние на него температуры, не зависимо от выхода масла. Ожидаемые результаты исследования - повышение
Литература
1. Пат. 2077553 Российская федерация, МПК6 C11 B1/06. Установка для подготовки растительного масличного сырья к прессованию / Тимошенко В. И., Кан-джа С. Н. ; заявитель и патентообладатель Производственно-комерческая фирма «АДМ». № 95104091/13 ; заявл. 21.03.1995 ; опубл. 20.04.1997.
2. Пат. 144733 Российская федерация, МПК6 C11 B1/10. Установка для подготовки растительного масличного сырья к прессов-нанию / Черных И. В., Бышов Н. В., Бачу-рин А. Н., Бышов Д. Н., Корнюшин В. М., Горохов А. А., Ильин О. А. ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Рязанский ГАТУ. № 2014117990/13 ; заявл. 05.05.2014 ; опубл. 27.08.2014, Бюл. № 24. 2 с.
3. Пат. 2064484 Российская федерация, МПК6 C11 B1/06. Установка для получения масла прессованием из растительного сырья / Тимошенко В. И., Канджа С. Н. ; заявитель и патентообладатель Производственно-комерческая фирма «АДМ». № 94039963/13 ; заявл. 26.10.1994 ; опубл. 27.07.1996.
4. Паронян В. Х. Технология жиров и жирозаменителей. М. : ДеЛи принт, 2006. 311 с.
5. Технология отрасли (производств растительных масел) / Л. А. Мхитарьянц [и др.]. СПб. : ГИОРД, 2009. 352 с.
6. Кошевой Е. П. Технологическое оборудование предприятий производства растительных масел. СПб. : ГИОРД, 2001. 368 с.
производительности на 5-10 % при необходимости получения максимального выхода.
Выводы
Таким образом, разработанная модель устройства позволит получать наибольший выход масла необходимого качества при использовании холодного способа производства в любой период года. При использовании ее такие факторы, как дальность транспортировки масличного материала от места хранения к месту переработки, степень обогрева помещений хранения и переработки, не будут отрицательно влиять на выход масла и его качество, так как разрабатываемая установка предназначена для доведения маслосемян любой начальной температуры до оптимальной, при которой показатели выхода масла и его качества будут достигать необходимых значений, а прессовое оборудование не будет подвергаться дополнительному износу.
References
1. Patent 2077553 Rossijskaya Federaciya, mpk 6 c 11 b 1/06. Ustanovka dlya podgotovki rastitelnogo maslichnogo syrya k pressovaniyu/ Timoshenko V. I., Kandzha S. N.; Zayavitel i patentoobladatel proizvodstvenno-komercheskaya firma «ADM». - № 95104091/13; zayavl. 21.03.1995; opubl. 20.04.1997.
2. Patent 144733 Rossijskaya Federaciya, mpk 6 c 11 b 1/10. Ustanovka dlya podgotovki rastitelnogo maslichnogo syrya k pressovnaniyu / Chernykh I. V., Byshov N. V., Bachurin A. N., Byshov D. N., Kkornyu shin V. M., Goroxov A.A.,Ilyin O.A.; Zayavitel i patentoobladatel fgou vpo ryazanskij GATU. - 2014117990/13; zayavl. 05.05.2014; opubl. 27.08.2014.
3. Patent 2064484 Rossijskaya Federaciya, mpk 6 c 11 b 1/06. Ustanovka dlya polucheni-ya masla pressovaniem iz rastitelnogo syrya / Timoshenko V. I., Kandzha S. N.; Zayavitel i patentoobladatel proizvodstvenno-komer-cheskaya firma «ADM». - № 94039963/13; zayavl. 26.10.1994; opubl. 27.07.1996.
4. Paronyan, V. H. Texnologiya zhirov i zhirozamenitelej / V. H. Paronyan. - M.: deli print, 2006. - 311.
5. Texnologiya otrasli (proizvodstvo rastitelnyx masel) / l. A. Mhitaryanc [i dr.]. - SPB.: giord, 2009. - 352.
6. Tehnologicheskoe oborudovanie predpriyatii proizvodstva rastitelnih masel / E. P. Koshevoi. -SPb.: GIORD, 2001. - 368.
