Тема 20 Потокові лінії олієжирових виробництв

Лекція

Механізація переробки насіння соняшнику на рослинну олію

Питання

1.Технологічна схема виробництва рослинної олії.

2.  Механізація підготовки насіння до переробки.

3.  Устаткування для витягу олії.

Технологічна схема виробництва рослинної олії.

Рослинна олія має різностороннє призначення. Виробляються харчові і технічні рослинні олії. Харчові рослинні олії використовуються населенням безпосередньо в їжу, а також для виробництва жирів, маргаринової продукції, майонезу і ін. Технічні рослинні олії застосовуються для виробництва мила, миючих засобів, оліф, лаків, фарб, жирних кислот, гліцерину і широко використовуються при виробництві фармацевтичної та косметичної продукції.

Відходами виробництва рослинної олії є шрот, макуха, лузга і лушпайка. Шрот і макуха є сировиною для виробництва харчового білка і застосовується в комбікормовій промисловості. Лузга і лушпайка використовуються гідролізною промисловістю й у сільському господарстві.

Сировиною для виробництва рослинної олії є насіння соняшника, льону, озимого рапсу, арахісу, гірчиці, рицини, сої, маку та ін. культур.

 Виробництво рослинних олій складається з великого числа операцій, у ході яких в олійній сировині протікає складні фізико-хімічні процеси. Принципова технологічна схема виробництва рослинної олії представлена на рисунку 1.

1.1. Очищення і зберігання насіння

Насіння, що надходять на зберігання, містять органічні і мінеральні домішки. Ці домішки необхідно відокремити від насінь олійних культур, оскільки вони зменшують вихід олії, можуть додавати олії специфічний присмак, прискорюють знос робочих органів і створюють багато пилу в робочих приміщеннях.

Домішки відокремлюють у два прийоми:

•        перше очищення виробляється перед сушінням при прийомі насінь на зберігання;

•        друге очищення – виробниче – виробляється безпосередньо перед переробкою у виробничому корпусі.

Для відділення домішок використовують їхні відмінні риси:

•        розміри насінь і домішок;

•        форми поверхні насінь і домішок;

•        аеродинамічні властивості насіння і домішок (в аспіраційних машинах).

Відділення домішок від насінь, що відрізняються від них розмірами і формою проводять на ситових сепараторах, із плоскими і барабанними ситами.

Для відділення домішок від насінь по аеродинамічних властивостях використовують повітряно-ситові сепаратори типу ЗСМ. Основними робочими елементами в цих машинах є ситові рами й  аспірацій на  система.

Рис.1 – Принципова технологічна схема виробництва рослинної олії.

Високий вміст жирів в олійному насінні обумовлює особливості його зберігання. При збереженні в олійному насінні відбуваються складні біохімічні процеси, що погіршують якість олії, що з нього добувається. Швидкість цих процесів знаходиться в прямий залежності від вологості насінь.

Семена олійних культур необхідно зберігати в сухих, добре провітрюваних зерносховищах. Надійне зберігання олійних насінь зі вмістом олії до 50% можливо при їхній вологості не вище 7 – 8%.

Семена олійних культур у тому числі і соняшника з вологістю не більш 7 – 8% зберігають у складах різного типу, елеваторних або силосних сховищах, механізованих складах з активним вентилюванням насінь.

Для створення сприятливих умов тривалого зберігання насінь олійних культур використовують метод активного вентилювання. При цьому також здійснюється підсушування насінь. Метод активного вентилювання насіння є профілактичним засобом у справі зберігання насіння. Для тривалого зберігання насінь олійних культур використовують метод теплового сушіння, при якій відбувається нагрівання насінь за допомогою сушильного агента (повітря) і видалення вологи.

1.2. Устаткування для сушіння насіння соняшнику

Сушіння насінь олійних культур можна проводити різними способами:

•        в зваженому стані (пневматичні сушілки );

•        у киплячому шарі (ротаційні сушілки);

•        при перемішуванні (барабанні сушілки);  у безперервному потоці (шахтні сушілки);  у нерухомому шарі, насипом.

Сушіння в нерухомому шарі мають ряд переваг:

•        насіння при русі піддаються всебічній дії теплоносія, що забезпечує рівномірність сушіння;

•        при русі насінь шар стає зруйнованим і опір проходження через шар теплоносія зменшується;

•        при русі насіння злежуються, що також підвищує  ефективність сушіння і перешкоджає підгорянню насінь.

Пневматичні сушарки (рис 2) є відносно простими по конструкції, характеризуються малою тривалістю процесу сушіння (кілька секунд). Сушильний агент у таких сушарках має високу температуру (600…900⁰С).

Для підвищення інтенсифікації процесу сушіння використовують ротаційні сушарки, що здійснюють сушіння насінь у киплячому шарі. Ротаційні сушарки складаються з декількох секцій, верхні з яких є сушильними, а нижні – охолоджуючими. Кількість секцій можна змінювати. Температура сушильного агента 150 – 180⁰С. 

Кожна секція (рис.3) – круглий кошик, розділений на сектори, що обертаються навколо осі. Крізь сектори через перфороване дно продувається сушильний агент. При сполученні сектора з пропускним отвором, насіння подаються в наступний сектор.

Широко застосовуються сушарки шахтного типу (ВТІ, СЗШ, ДСП) (рис 4.). Насіння, що висушуються, проходять через сушильну шахту, де розташовані короби, що проводять і виводять із шахти газоповітряну суміш. Семена, опускаючи під дією своєї ваги між коробами, нагріваються сумішшю повітря і димових газів, що надходять зі спеціальної топки. Волога, що утримується в насіннях, при цьому випаровується, а висушені насіння потім прохолоджуються в охолоджуючий камері 4, де через насінну масу продувається атмосферне повітря. Сушіння ведеться по одноступінчатому і двоступінчастому режимі. При двоступінчастому сушінні сушильна шахта по висоті розбита на дві частини: у верхній частині (першого ступеня) здійснюється сушіння при невисоких температурах сушильного агента, у нижній частині (на другому ступені) досушку насінь ведуть при підвищених температурах. При одноступінчатому сушінні в сушильну камеру подають суміш повітря і димових газів однакової температури. Для поліпшення роботи шахтних сушарок застосовують  рециркуляційні  способи сушіння, комбіновані з попереднім підігрівом зерна.

Барабанні сушарки за конструкцією цілком аналогічні зерновим. Відмінність полягає тільки в окремих конструктивних елементах. Зокрема, більш раціональним вважається використання двох барабанних сушілок з воронкоподібними лопатками, постаченими з обох сторін куточками.

Рис. 2 – Схема пневматичної сушарки: 1 – регулювальна заслінка; 2 – змішувальна камера; 3 – клапан для холодного повітря; 4 – живильний шнек; 5 – труба; 6 – бункер-сепаратор; 7 – труба відпрацьованого теплоносія; 8 – засувка.

цьованого сушильного агента; 6 – патрубок сушильного агента. Рис.4. – Схема сушарки шахтного типу: 1 – бункер для прийому сірих насінь; 2, 3 – сушильні камери; 4 – охолоджуюча камера; 5 – прийомний бункер для сухого насіння. Відпрацьовані гази Сухий матеріал Гарячі гази Атмосферне повітря Вихід висушеного насіння Димові гази Суміш повітря і димових газів Атмосферне повітря

Рис. 3 – Схема секції ротаційної сушарки: 1 – корпус; 2 – лопасть кошика; 3 – перфороване дно; 4 – пропускний отвір; 5 – патрубок відпрацьованого сушильного агента; 6 – патрубок сушильного агента. 

Рис.4. – Схема сушарки шахтного типу: 1 – бункер для прийому сірих насінь; 2, 3 – сушильні камери; 4 – охолоджуюча камера; 5 – прийомний бункер для сухого насіння. 

2. Механізація підготовки насіння до переробки.

Семена олійних культур, що надходять, на переробку зі зберігання при необхідності очищають на ситових сепараторах і аеродинамічних установках.

 

2.1. Машини для обрушення насіння і поділу рушанки

Запаси олії в тканинах олійних насінь розподілені нерівномірно, головна частина зосереджена в ядрі насіння – у зародку ендоспермі, плодова і насінна оболонки містять невелику кількість олії. У зв'язку з цим виникла необхідність максимально відокремити ядро від оболонки. Процес відділення оболонки від ядра називається обрушенням.

Процес відділення оболонки від ядра складається з двох самостійних операцій: обрушення і відділення оболонки від ядра (віяння, сепарація).

У сучасних машинах, що обрушують, використовується динамічна дія на насіння, тому що воно є найбільш ефективним. Використовують зусилля стиску і зрізу (зрушення).

Машини, що обрушують, класифікують: 

•        зі сталевим або чавунним робочим органом, що працює за принципом багаторазового або одноразового удару насінь об металеву поверхню (декові), бильні і відцентрові насінєрушки;

•        машини зі сталевими робочими органами, що ріжуть, (дискові, ножові і вальцеві лущильні машини).

Бичева насінєрушка (рис. 5)   складається з чотирьох основних вузлів: живильного пристрою, бичевого барабана, деки і корпуси.

До складу живильного пристрою входять:  живильний бункер 4, рифлений валик 3 і регульована заслінка 2.

Призначення живильного пристрою - забезпечити рівномірний розподіл насіння по ширині робочої зони машин (вона дорівнює довжині бича і складає в бичевій рушці 972 мм) і подачу насінь зі стабільною і необхідною інтенсивністю. Ширина живильної тічки (650 мм) від транспортера насіння до рушке менше ширини робочої зони, і розподіл насінь відбувається за рахунок роботи рифленого живильного валика.

Конструкція бичевого  барабана являє собою вальс з укріпленими на ньому трьома дисками 9 з маточинами і стійками 5 бичів.  Твердість  дисків   забезпечується   привареними по обидва боки  ребрами 7. На зовнішній крайці кожного диска приварена 16 пара кутків під кутом 55° до осьової лінії. До цих куточків на болтах прикріплені 16 бичів 8. Бичі виготовлені зі смугової сталі товщиною 10-12 мм і шириною  100 мм. Бичевий барабан встановлений у машині горизонтально в підшипниках і при роботі приводиться обертання з  частотою 550-630 об./хв, що при діаметрі барабана по зовнішній крайці бичів  800  мм відповідає окружної швидкості 23-27 м/с.

Бичевий барабан зовні збоку на дузі 110°, оточений хвилястою поверхнею, називаною декою 1. Декові набирають з чавунних колосників, що відливаються окремими  секціями, що містять чотири-п'ять рифлей  діаметром 25

окремими  секціями, що містять чотири-п'ять рифлей  діаметром 25 мм.

 

Положення  деки  відносно  бичевого барабана  (зазор між бичами і декою)  впливає на силу удару насінь об деку, і в машині передбачене регулювання 

Положення  деки  відносно  бичевого барабана  (зазор між бичами і декою)  впливає на силу удару насінь об деку, і в машині передбачене регулювання зазору в межах 8-80 мм   у   залежності від вологості і   розміру насінь.   Регулювання здійснюється  оператором за допомогою спеціальних регулювальних механізмів(верхнього і нижнього)

Бичерушка працює в такий спосіб. Семена, що надходять у живильний бункер, валиком рівномірно розподіляються по ширині робочої зони. Потік насінь, регульований заслінкою, попадає на похилу площину в живильному бункері і далі, зсковзаючи, попадає на бичі обертового барабана.

При достатній швидкості обертання бичевого барабана сила удару бичів по насіннях забезпечує їхнє обрушення. Тому що окремі насіння розрізняються між собою властивостями, зокрема міцністю, то для частини насіння сила удару недостатня для обрушення, а для деякої частини насінь сила удару настільки велика, що відбувається не тільки руйнування оболонки, але і руйнування ядра.

Після удару бичами рушанка , що утворилася (суміш ядра, оболонок, цілих насінь і січки ядра) відкидається на деку багаторазово через пружність, що виявляється частками, при ударі. У такий спосіб рушанка вдаряється об деку, і при цьому відбуваються обрушення цілих насінь і руйнування ядра.

До недоліків бильної насіннєрушки варто віднести:

•        можливість повторного обрушення, що приводить до руйнування ядра й утворення січки (близько 15%) і олійного пилу (близько 8%);

•        неоднакова сила удару бив об насіння, що приводить до не довалю (близько 10%);

•        ненаправлений (хаотичний) рух насінь у машині.

Для реалізації способу обрушення однократним орієнтованим ударом призначена відцентрова насіньорушка. Насіння у відцентровій насіннєрушке здобувають необхідну кінетичну енергію для обрушення  одним орієнтованим  (уздовж осі довжини) ударом об деку під дією відцентрової сили.

При  роботі  насіння  надходять  на  диск, що обертається на вертикальному валові   із лопатками. При цьому на насіння діють крім відцентрової сили, сили ваги і Кориолиса, що притискають насіння до диска і лопатки і викликають появу відповідних сил тертя, спрямованих проти руху насіння.

Аналіз руху насіння по диску уздовж лопатки під дією зазначених сил показав, що швидкість не залежить від маси насіння і 1 обумовлена  величиною  коефіцієнта  тертя  насіння   по матеріалу, з якого виготовлені диск і лопатки. Рух насіння, спочатку  прискорений, досить   швидко   стабілізується.  На   відстані,  приблизно в 3-4  рази перевищуючий початковий радіус   улучення насіння на диск, установлюється постійна швидкість радіального руху насіння по величині при характерних коефіцієнтах тертя їх об сталь, що складає 0,65-0,7 окружної швидкості диска. 

В   даний   час   розроблена  і створена відцентрова рушка високої продуктивності РЗ-МОС (рис.6)

Основними частинами рушки є: двох'ярусний ротор 9 на вертикальному   валові;    живильний   розподільний   пристрій   6; 1 кільцева дека 10; корпус 5 із прикріпленими до нього двома циклонними сепараторами 4.

Живильний пристрій містить у собі запобіжні ґрати   7 на   вході  насінь  для  уловлювання великих сторонніх предметів, здатних застрягти в каналах ротора. Також живильний пристрій має  кілька  патрубків 8, у які підсасується повітря при обертанні ротора.  

Розподільний пристрій 6 являє собою два коаксіальних циліндри, розміри яких забезпечують розподіл потоку насінь на дві рівні частини, що надходять відповідно на верхній і нижній яруси ротора.