Влияние частоты вращения ротора и производительности на эффективность работы шелушителя горизонтального типа

АННОТАЦИЯ

Шелушение зернового сырья является одной из важнейших технологических операций, в значительной мере определяющих качество готовой продукции в производстве комбикормов. Степень шелушения зерновых компонентов существенно влияет на качество и усвояемость комбикормов.

После изучения проблемы, оборудования и технологии шелушения нашей целью была задача совершенствования и улучшения процесса шелушения зерновых культур на шелушильных машинах и повышение питательной ценности используемого зерна.

В статье приведены результаты исследования влияния разных параметров и технологического процесса шелушения ячменя при выработке комбикормов. Теоретические исследования и анализ конструкций шелушителей и предлагаемого шелушителя горизонтального типа позволили предположить, что рациональная частота вращения ротора при шелушении ячменя будет находиться в пределах от 1500 до 1800 об/мин. После проведенных исследований были проверены факторы, которые влияли и повышали эффективность шелушения ячменя, такие как частоты вращения ротора, длительности обработки, количества пропуска продукта через шелушитель. Для достижения требуемого коэффициента шелушения и производительности шелушителя необходима обработка ячменя в течение 60–75 сек в горизонтальном технологическом цикле, при обороте 1800 об/мин и производительности 170 кг/ч шелушителя. На основе исследований разработали и совершенствовали технологические параметры шелушителя.

ABSTRACT

The peeling of grain raw materials is one of the major technological operations considerably defining quality of finished goods in production of compound feeds. Degree of a peeling of grain components significantly influences quality and comprehensibility of compound feeds.

After studying of a problem, the equipment and technology of a peeling, the problem of improvement and improvement of process of a peeling of grain crops on the peeling equipment was our purpose and eventually to increase nutritional value of the used grain.

Results of research of influence of different parameters and technological process of a peeling of barley at production of compound feeds are given in article. Analytical researches and the analysis of designs of peeling equipment and the offered peeling equipment of horizontal type have allowed to assume that the rational frequency of rotation of a rotor at a peeling of barley will be ranging from 1500 to 1800 rpm. After the conducted researches factors which influenced and increased efficiency of a peeling of barley, such as frequencies of rotation of a rotor, duration of processing, the number of the admission of a product through a peeling equipment has been tested.

Experiments have shown that processing of barley during 60–75 sec. in a horizontal production cycle is necessary for achievement of the required coefficient of a peeling and productivity of a peeling equipment, at a turn of 1800 about \mines and productivity of 170 kg/h of a peeling equipment. On the basis of researchers have developed and improved technological parameters of a peeling equipment.

Научные разработки в области кормления позволили широко использовать в комбикормах для сельскохозяйственных животных высокоурожайные культуры злаковых и бобовых растений, перспективные гибриды, нетрадиционные виды сырья. Но использование пленчатых зерновых культур в комбикормах имеет ряд недостатков, так как они содержат пленочные оболочки, которые необходимо отделять от ядра зерна. Этим мы повысим питательность и качество комбикормов. Шелушение представляет собой операцию отделения наружных пленок от зерна. Применяемые способы зависят от строения зерна, прочности связи оболочек и ядра, прочности ядра и ассортимента получаемой продукции [1].

Шелушение зернового сырья при производстве комбикормов является одной из важнейших технологических операций, в значительной мере определяющих качество готовой продукции. Степень шелушения зерновых компонентов комбикормов существенно влияет на их качество и усвояемость [8]. В настоящее время имеется ряд машин для шелушения зерна.

Существует три способа шелушения, или принципа механического воздействия рабочих органов на зерно, необходимые для разрушения и удаления оболочек [1; 3; 5].

Первый способ – сжатие со сдвигом – эффективен для зерна, у которого оболочки не срослись с ядром (просо, гречиха, овес). Основные машины, использующие этот способ, – шелушильный постав, вальцедековый станок и шелушитель с обрезиненными валками.

Второй способ – шелушение многократным или однократным ударом – применяют для зерна с прочным ядром и несросшимися пленками (овес), которое не дробится при ударе, либо при получении дробленой номерной крупы из зерна, у которого пленки прочно срослись с ядром (пшеница, ячмень и т. д.). Шелушение однократным ударом рекомендуют для овса, его проводят в центробежном шелушителе. Многократный удар применяют для ячменя, пшеницы, кукурузы для этого предназначены бичевые и обоечные машины.

Третий способ шелушения – постепенное истирание (соскабливание) оболочек в результате трения зерна о движущиеся шероховатые поверхности. Такой способ используют для шелушения зерна, у которого пленки плотно срослись с ядром (ячмень, пшеница, кукуруза, горох) [1; 3; 5; 7; 9].

В Казанском ГАУ разработаны конструкции шелушильных машин, основанные на комплексном ударно-инерционном и аэродинамическом способе воздействия на зерно, получившем название пневмомеханического метода шелушения [2; 6; 7].

В настоящее время имеется целый ряд технологических машин для шелушения зерновых культур. Однако все эти машины имеют достаточно сложную конструкцию, значительные габариты и большой удельный расход энергии на процесс шелушения, что не позволяет их использовать в хозяйствах [2; 3].

Предложенный в работе [6] способ предусматривает воздействие на обрабатываемый продукт шелушением в диске и пилообразными поверхностями. Исследование процесса шелушения сводится к анализу основных факторов, обеспечивающих снятие наружной оболочки зерновок при различных способах воздействия с точки зрения их влияния на качественные показатели процесса шелушения, а также к определению мощности и производительности шелушильных машин.

Однако остро стоит задача совершенствования и улучшения процесса шелушения зерновых культур [3–5; 9]. После изучения проблемы, оборудования и технологии шелушения нашей целью стало совершенствование и улучшение процесса шелушения зерновых культур на шелушильных машинах.

Методика экспериментальных исследований

Методика определения коэффициента шелушения зерна

Для определения коэффициента шелушения ячменя в ходе проведения исследований использовалась следующая методика.

Перед началом шелушения из партии ячменя, которая пойдет на обработку, – путём случайного выбора из разных мест отбиралась три навески массой по 3–4 кг каждая. Затем каждая навеска раскладывалась отдельно от остальных на белой поверхности. При помощи увеличительного приспособления в каждой из трех навесок каждое зерно рассматривалось отдельно, и давалась его оценка с точки зрения степени шелушения: если поверхность зерновки более чем на 75–80 % была освобождена от оболочек, то такая зерновка считалась шелушенной, в противном случае – нешелушеной. На основании данных, полученных после исследования всех трех навесок, определяется средний результат по количеству нешелушеных зерен в партии ячменя до шелушения, выраженный в процентах. Такие же действия проводим с той же партией после шелушения.

Методика определения производительности шелушителя

Для определения производительности лабораторного шелушителя в ходе проведения экспериментальных работ была использована следующая методика. После нескольких секунд после того, как в шелушитель начинает поступать зерно, наступает установившийся режим работы машины, т. е. такой режим, при котором поток зерна движется в рабочей зоне шелушителя равномерно. Далее с помощью секундомера замеряется определённый интервал времени в процессе того, когда шелушитель работает в установленном режиме. Для получения более достоверных результатов эксперимента последовательно замеряются различные временные интервалы шелушения. Полученные за определённый интервал времени продукты шелушения, включающие в себя как отшелушенное зерно, так и отходы шелушения, взвешиваются. Отходами выходят оболочки, мучка и дроблёнка. Средняя производительность шелушителя определяется отношением массы продуктов шелушения ко времени обработки.

Результаты исследования

В работе использовали ячмень влажностью 13 %, выращенный в Узбекистане, который добавляли в комбикорм в шелушеном и нешелушёном виде в количестве по выбранным рецептам.

Экспериментальные исследования по определению влияния производительности шелушителя на коэффициент шелушения и содержание битых зерен ячменя представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Коэффициент шелушения и содержание битых зерен ячменя при различной производительности шелушителя

Исследование технологических схем и анализ процессов комбикормовых заводов свидетельствуют об эффективности применения способов и методов шелушения зерна путем многократного пропуска зерна через шелушильные машины. Достоверность этого метода нами было решено проверить экспериментальным методом. Нашей целью было получение коэффициента шелушения не ниже 85–90 %. Наши исследования показали, что требуемый коэффициент шелушения в 85–90 % может быть достигнут за два пропуска зерна через шелушитель при производительности шелушителя П=150–165 кг/ч. Практическую реализацию можно осуществить путем повторного пропуска шелушеного зерна через шелушитель либо путём последовательной установки двух шелушителей с определенными оптимальными технологическими и конструктивными параметрами [9].

Исследование влияния частоты вращения ротора и производительности на эффективность работы шелушителя.

Наши исследования шелушителя горизонтального типа позволили предположить, что рациональная частота вращения ротора при шелушении ячменя будет находиться в пределах от 1500 до 1800 об/мин. Производительность шелушителя и коэффициент шелушения ячменя определялись ранее описанным методом. Результаты исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Коэффициент шелушения ячменя при различной производительности и частоте вращения ротора

Как видно из таблицы 2, при частоте вращения ротора шелушителя 1500 об/мин (в диапазонах производительности 180 кг/ч и ниже) эффективность процесса составляет меньше 70 %, а при 1650 и 1800 об/мин (в диапазонах производительности 280 кг/ч и выше) эффективность ниже 50 %. Поэтому оптимальный технологический эффект шелушения происходит при меньшей производительности шелушителя.

Выводы

В исследовании были определены факторы, такие как производительность, частота вращения ротора шелушителя, которые повышали эффективность шелушения ячменя. Эксперименты показали, что, для достижения требуемого коэффициента шелушения, необходимое время обработки ячменя составляет 60–75 сек в горизонтальном технологическом цикле при обороте 1800 об/мин и производительности 170 кг/ч шелушителя. На основе исследований разработали и совершенствовали технологические параметры шелушителя.