Проектирование подготовительного отделения мукомольного завода по сортовому помолу пшеницы производительностью 500 т/сут

Введение

Зерновое хозяйство в Российской Федерации занимает ключевое положение в экономике АПК. В последние годы посевные площади зерновых культур стабилизировались на уровне 42 – 44 млн. га, валовые сборы зерна составляют 76 – 79 млн. т при урожайности 17,5 – 18,5 ц/га (данные Россельхозакадемии на 2009 год).

Производство зерновых культур является наиболее рентабельным видом сельскохозяйственной деятельности. Однако за годы перестройки произошли существенные изменения в экономике его производства и переработки. Себестоимость 1 ц зерновой продукции увеличилась с 11,2 рублей в среднем за 1986 – 1990 г.г. до 164,8 рублей в среднем за 2004 – 2009 г.г.        (в 14,7 раза), уровень рентабельности снизился с 106,2 до 25,2 % соответственно. Тенденция снижения эффективности производства зерна продолжается.

Это связано во многом с проведением ошибочных аграрных реформ, отсутствием механизмов государственного регулирования, приведшим к диспаритету цен, недостаткам в организации отрасли семеноводства, сокращению резервных фондов зерна, отсутствию эффективной системы ценообразования, фактическому отсутствию цивилизованной формы сбыта, нарушениям научных рекомендаций, невозможности освоения новейших достижений науки. Также объясняется падением уровня применения удобрений и средств защиты растений, ухудшением фитосанитарной обстановки в растениеводстве, неудовлетворительным состоянием материально–технической базы производителей и переработчиков.

Вместе с тем следует отметить, что в развитии зернового комплекса страны наметились положительные тенденции. Впервые за много лет складывается благоприятная ценовая политика, цена 1 тонны пшеницы в 2009 году достигла 5,0 – 5,5 тыс. рублей. Получение относительно высокого и стабильного урожая зерновых культур в стране дало возможность ускоренно развивать экспорт зерна и резко сократить его импорт.

Использование ресурсов зерна в Российской Федерации складывается следующим образом: на пищевые цели расходуется 17,5 – 18,0 млн. тонн, на семена 11 – 12, на корм скоту и птице 36 – 40 млн. тонн.

Отечественная сельскохозяйственная наука играет ведущую роль в обеспечении интенсификации и результативности производства и переработки зерна в России. Научно–исследовательскими учреждениями Россельхозакадемии ежегодно передается в Государственное сортоиспытание 130 –           150 сортов и гибридов зерновых и зернобобовых культур. Селекционерами созданы сорта пшеницы с потенциалом урожайности качественного зерна 8 – 11 т/га, обладающих комплексом хозяйственно–полезных признаков. За счет селекции расширены зоны производства продовольственного зерна. В учреждениях Академии ежегодно производится 240 – 250 тыс. тонн высококачественных семян зерновых культур.

На основе разработанных научными учреждениями технологий рассмотрен проект высокотехнологичного подготовительного отделения мукомольного завода с экономией энергоносителей, капитальных затрат.

1. Технологическая часть

1.1 Технико–экономическое обоснование проекта

Мукомольная промышленность – крупнейшая отрасль пищевой промышленности, которая вырабатывает муку для розничной торговли, а также для хлебопекарной, кондитерской и других отраслей.

Мука – основной продукт переработки зерна, имеющий большое значение в снабжении населения продуктами первой необходимости, так как используется для выработки печеного хлеба. Группа хлебных продуктов занимает почти 20 % потребительской корзины россиянина. Крупа, хлебобулочные изделия, макароны относятся к товарам первой необходимости, поэтому мукомольно–крупяной рынок можно назвать социально–значимым.

Пшеничная мука – пожалуй, самая популярная в мире мука для выпечки. Она бывает нескольких видов.

В муке высшего сорта (на некоторых упаковках пишется слово «экстра») довольно мало клейковины, а на вид она совсем белая. Такая мука идеально подходит для сдобных изделий, ее часто применяют как загуститель в соусах.

Мука первого сорта хороша для несдобной выпечки, а изделия из нее черствеют гораздо медленнее. Во Франции из пшеничной муки первого сорта принято печь хлеб.

Что же касается муки второго сорта, то в ней до 8 % отрубей, поэтому она гораздо темнее первосортной. Ее используют в нашей стране – именно из нее делают несдобные изделия и обычный белый хлеб, а смешав с ржаной – черный.

Известно, что качество зерна – одна из основных составляющих эффективного ведения технологического процесса на мукомольном заводе. Поэтому подготовке зерна к помолу всегда уделялось особое внимание. Подготовить зерно к переработке – это значит придать ему такие свойства, которые бы позволили с максимальной эффективностью решить основную задачу мукомольной технологии – разделить с минимальными эксплутационными затратами главные анатомические части зерна – крахмалистый эндосперм и высокозольные оболочки.

Кроме этого, в готовую продукцию не должны попадать ядовитые и вредные компоненты из зерновой массы. В противном случае мука может стать непригодной и даже опасной при выпечке хлеба.

Начальное состояние зерна, хранящегося в производственном элеваторе, не позволяет без предварительной подготовки получить готовую продукцию высокого качества по ряду причин:

– как правило, зерно засорено примесями, в числе которых соломистые частицы, семена дикорастущих растений, минеральные примеси, металломагнитные, которые свободно располагаются в межзерновом пространстве и с зерном практически не связаны;

– поверхность зерна пориста, покрыта минеральной пылью, прилипшими частицами хитинового покрова насекомых и волосков грызунов. При неблагоприятных условиях уборки и хранения на поверхности зерна могут накапливаться плесени, грибки;

– заложенное на хранение зерно имеет низкую влажность, прочную структуру, прочную связь оболочек и эндосперма, что при начальном измельчении приводит к образованию сростков оболочек и эндосперма (трудноразделимые, нежелательные компоненты продуктов измельчения), а также к повышенному расходу энергии на измельчение.

Большинство показателей и признаков качества зерна могут быть с достаточной степенью оптимизированы в условиях подготовки его к помолу в том случае, если на мельнице используется современная технология и установлено высокопроизводительное оборудование.

В связи с этим в работе будем рассматривать проект подготовительного отделения мукомольного завода по выработке сортовой пшеничной муки.

1.2  Современная технология подготовительного

отделения мукомольного завода по сортовому

помолу пшеницы

Принципиальная (типовая) технологическая схема подготовки пшеницы к сортовому помолу позволяет проводить операции с зерном пшеницы любой стекловидности и любого качества клейковины. На рисунке 1 представлена технология подготовительного отделения.

Зерно из производственного элеватора в соответствии с рецептурой помольной партии передается в емкости для неочищенного зерна, вместимость которых должна обеспечить бесперебойную работу мукомольного завода не менее чем на сутки (рекомендуется на 40 – 50 часов). Конструктивно емкости должны исключить самосортирование зерна при выпуске, что обеспечивает постоянство качества зерна по содержанию примесей (последнее необходимо для стабилизации режимов работы отдельных машин, систем и процессов). Важным фактором эффективной работы зерноочистительного отделения является стабильность производительности потоков зерна во времени. Для этого предусматривается использование дозаторов, которыми снабжена каждая индивидуальная емкость.

Дозируемое по производительности и в соответствии с рецептурой зерно смешивается в непрерывном режиме в винтовых конвейерах (шнеках), при перемещении в самотеках и других транспортных механизмах, в технологическом оборудовании. Весовой учет и контроль за поступающим в подготовительное отделение зерном осуществляется автоматическим взвешиванием.

Далее осуществляется подогрев зерна в специальных аппаратах. Эта операция особенно необходима в холодное время года. Она обеспечивает проведение гидротермической обработки с максимальной эффективностью.

При низких температурах возможно обледенение зерна при контакте с водой, влагоперенос происходит с минимальной скоростью или практически не происходит, что делает эффект от гидротермической обработки нулевым.

Затем осуществляется основное сепарирование зерна и сухая обработка поверхности. Зерно сепарируют на ситовом сепараторе, где выделяются примеси, отличающиеся от зерна по ширине, толщине, а при наличии пневмосортировальных каналов – по скорости витания. При начальном сепарировании в зерне содержится значительное количество соломистых частиц и минеральной примеси, что определяет направление выделенных примесей – на контроль отходов (на контроль отходов III–й категории). Очищенное от грубых, крупных, мелких и легких примесей зерно обрабатывают в камнеотборнике, где выделяются минеральные примеси. Предпочтение на этой операции отдают камнеотборникам вибропневматического принципа действия. Выделенные минеральные примеси при высокой эффективности работы камнеотборников практически не содержат полезного зерна, что позволяет направлять их без контроля в некормовые отходы.

Позволяется первоначально проводить очистку зерна в камнеотборнике, а затем только подвергать его сепарированию.

Следующий этап – удаление из зерна коротких (куколь) и длинных (овсюг) примесей. Вместе с куколем в ячейки триеров попадают мелкие минеральные примеси, частицы дробленого зерна, что делает необходимым контроль выделенных отходов. Овсюг также контролируют на отдельной системе с целью выделения полезного зерна. При высокой эффективности рабочей операции возможно направление куколя в емкости для куколя, а овсюга – на дробление, а затем в кормовые отходы (кормовые зернопродукты) без проведения контрольных операций. Возможно также использование вместо овсюгоотборников концентраторов специального технологического оборудования (работающего по принципу зерновой ситовеечной машины) для выделения низконатурных примесей.

После этого зерно направляется в систему для сухой обработки поверхности зерна. На этой операции может использоваться любой тип оборудования – с наждачным, ситовым, стальным или щеточным цилиндром в зависимости от производственной задачи. В результате обработки снижается зольность зерна за счет частичного удаления поверхностных слоев и минеральной пыли, скапливающейся в бороздке и на поверхности зерна. Общее количество тонкодисперсных продуктов шелушения может достигать          0,1 – 0,4 %, которые отличаются от зерна размерами и скоростью витания. Продукты шелушения удаляют из зерновой массы с помощью пневмосепарирующих средств.

В заключении осуществляется мокрое шелушение зерна с кратковременным отволаживанием (20 – 30 мин), что должно обеспечить пластификацию оболочек зерна перед измельчением. Минимальная степень увлажнения должна обеспечить увлажнение только оболочек, а минимальное время отволаживания должно не допустить перемещение влаги из оболочек вглубь эндосперма. Это и обеспечивает необходимые условия для пластификации оболочек.

Особые требования предъявляются к перерабатываемому зерну по содержанию металломагнитных примесей. Поэтому, кроме оборудования, выполняющего основные технологические функции, технологическая схема должна предусматривать выделение этих примесей. При достаточно больших размерах отдельных частиц возможно искрообразование, возгорание и взрыв, которые могут привести к нежелательным последствиям. Правила предусматривают обязательную установку оборудования для удаления металломагнитных примесей перед машинами ударного действия и на контроле конечной продукции.

1.3  Описание устройств и принципов работы

подобранного оборудования

Весовое устройство УРЗ–1 для регулирования расхода зерна в потоке позволяет стабилизировать массовый расход зерна независимо от колебаний его физико–механических характеристик – объемной массы, влажности. Наиболее важный элемент устройства – лотковый (пластинчатый) расходомер сыпучего материала. Принцип действия лоткового расходомера основан на измерении давления потока зерна на наклонную плоскость. Устройство (рисунок 2) состоит из корпуса 1, воронки 3, заслонки 2, пневмоцилиндра 5,

воспринимающего устройства 6 и пневмосистемы. Корпус представляет собой сварную коробку, на которой монтируются основные узлы устройства.

Воспринимающее устройство состоит из пластины 15, рычагов 13 и 10 и тарных грузов 7 и 11. Для задания производительности устройство снабжено передвижной призмой 9 и передвижной гирей 8 процентной шкалы. Пневмоцилиндр снабжен мембраной с пружиной, удерживающей заслонку 2 в закрытом положении. Рычаг 13 снабжен шкалой производительности, а рычаг 10 – процентной шкалой. На рычаге 13 закреплена заслонка 12, регулирующая выход воздуха из сопла 14 пневмосистемы. Выпускное отверстие воронки 3, через которую поступает продукт, перекрывается секторной заслонкой 2, управляемой пневмоцилиндром 5. Пневмосистема состоит из узла подготовки воздуха, сопла 14, электропневмоклапана 4 и трубопровода.