В. Филин, С. Зверев.

48
Техника и технологии
www.kombi-korma.ru • КОМБИКОРМА №7-8 2014
ШЕЛУШЕНИЕ БЕЛОГО ЛЮПИНА
НА МАШИНАХ
МАЛОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
В. Филин, канд. тех. наук, директор ООО «Агропродмаш»
С. Зверев, д-р тех. наук, ГНУ ВНИИ зерна Россельхозакадемии
Многие регионы России с точки зрения урожайности и ваются в циклоне, а крупные части ядра (крупка) — в спевыхода белка с гектара заинтересованы в выращивании и циальной емкости.
Для оценки возможностей указанных машин испольпереработке белого люпина низкоалкалоидных сортов.
При этом ряд потребителей предпочитают использовать зовалось зерно белого люпина сорта Дега (рис. 2).
зерно люпина без оболочки, которая составляет до 20% Характеристика зерен: (усредненные геометрические
его массы и содержит в основном труднопереваримую параметры) ширина по большей стороне прямоугольниклетчатку. Технологическую операцию по удалению та- ка — 9,42 мм, по меньшей — 8,94 мм, наибольшая диаких оболочек принято называть шелушением. Степень гональ — 10,52 мм, толщина — 4,71 мм, максимальная
шелушения люпина в кормопроизводстве во многом толщина — 5,1 мм, количество зерен толщиной 4,0–
определяет качество готового продукта, его усвояемость 4,5 мм — 33,3%, толщиной
4,6–5,1 — 66,7%. Объем
животными и птицей.
Для этих целей в крупном производстве применяется зерен изменялся от 300 до
серийно выпускаемое оборудование: например, шелу- 505 мм3; наименьшее кошители вальцовые или дисковые (типа постова) ШИЗ-0,5 личество составили зерна
конструкции ГНУ ВНИИЗ. Они обеспечивают производи- с объемом 400–450 мм3
тельность более 300 кг/ч, что зачастую нецелесообразно (11,1%) и 500–550 мм3
для использования в фермерских и личных подсобных хо- (5,5%).
зяйствах. Разработка машин малой производительности
Для шелушения устанав(менее 300 кг/ч) для эффективного удаления оболочки ливают ситовой барабан с
семян люпина белого позволяет приблизить первичную отверстиями диаметром от
переработку к потребителю белкового продукта или к про- 3,0 до 9,0 мм, в зависимости
изводителю зерна, обеспечить снижение потерь сырья, со- от необходимой фракции
хранить его ценные свойства.
измельчения. В нашем слуОпыт производства крупы из ряда зерновых и зерно- чае на ДКМ-2м использоРис. 1. Дробильнобобовых культур, а также результаты экспериментов по- вались сита с отверстиями
крупоотделяющая
зволяют предложить для шелушения люпина дробильно- диаметром 7 и 9 мм. Фракмашина ДКМ-2м
крупоотделяющие машины ДКМ-1м и ДКМ-2м, ционный состав (в долях)
разработанные специалиТаблица 1. Технические характеристики дробильно-крупоотделяющих машин ДКМ
стами ООО «Агропродмаш» (рис. 1). Технические
Параметры
ДКМ-1м
ДКМ-2м
характеристики этих машин
представлены в таблице 1.
Производительность по пшеничной крупе №2 и №3
110
220
при выравненности 82%, кг/ч
ДКМ-1м и ДКМ-2м оснаУстановленная мощность, кВт
щены встроенными пряпривод ротора
3,0
5,5
моточными пневмоклассипривод
вентилятора
0,37
0,37
фикаторами, поэтому не
Габаритные размеры, мм
нуждаются в дополнительдлина
110
125
ном оборудовании для разширина
90
120
деления продуктов шелувысота
140
140
шения. Оболочка и мелкие
Масса, не более, кг
75
90
фракции (относы) накапли-
Техника и технологии
КОМБИКОРМА №7-8 2014 • www.kombi-korma.ru
49
Таблица 2. Фракционный состав продуктов дробления (сход) в ДКМ-2м
Диаметр отверстий сит барабана, мм
7
9
продуктов дробления целого люпина относительно
общей массы представлен
Рис. 2. Общий вид люпина
в таблице 2.
белого сорта Дега
С увеличением диаметра
отверстий ситового барабана увеличивается количество крупных частиц ядра с
крупной оболочкой, а количество мелких частиц снижается (проход сита 2 мм — поддон). Если при измельчении в
барабане с отверстиями диаметром 7 мм такой массы было
6,3%, то в массе, полученной в барабане с отверстиями 9
мм, ее стало 4%. Причем с увеличением диаметра отверстий увеличивается производительность машины по крупе
без оболочки. Например, при установке барабана с ситами
с отверстиями диаметром от 3 до 9 мм производительность
ДКМ-2м изменялась соответственно от 150 до 300 кг/ч.
При определении фракционного состава установлено, что
каждая выделенная фракция наряду с ядром имеет некоторое количество оболочки. И чем мельче фракция, тем
труднее визуально обнаружить в ней частицы оболочки.
Определенную техническую сложность вызывает и разделение таких фракций на составляющие: ядросодержащие и оболочку. Затруднительно выделение оболочки
из фракций, прошедших через сито с отверстиями диаметром 2,0 мм, а также некоторого количества мелких
частиц из его сходовой фракции. В связи с этим в машинах типа ДКМ предусмотрена возможность направлять
мелкие ядросодержащие частицы (проход 2,0 мм — сход
2,0 мм) в бункер-накопитель или в циклон в виде относа.
Поворотом заслонки, установленной на входе вентилятора, можно регулировать расход воздуха в пневмоканале,
что позволяет увеличивать или уменьшать общее количество относов, содержание ядра в них и, следовательно,
оболочек в шелушеном продукте.
Следует учесть, что перед шелушением люпина методом
удара (ситовой барабан с отверстиями диаметром 9 мм)
целесообразно из общей массы выделить зерно размером
по меньшей стороне прямоугольника менее 8–9 мм. Это
снижает количество недорушенного и целого зерна без
оболочки в шелушеной массе.
Как отмечалось выше, машины этого класса оснащены
встроенными прямоточными пневмоклассификаторами, то
есть они не нуждаются в дополнительном оборудовании
для разделения продуктов шелушения. При этом оболочка
и мелкие фракции накапливаются в циклоне, а крупные
части ядра поступают в накопительную емкость. На рисунке 3 показана крупная калиброванная ядросодержащая
Диаметр отверстий решет, мм
Дно
1,0
2,0
2,5
4,0
0,042
0,017
0,021
0,023
0,042
0,023
0,201
0,142
0,694
0,795
фракция (проход сита 3,0 мм — сход с сита 2,0 мм) измельченного целого люпина без оболочки и мелких фракций.
Стандарт на дробленую калиброванную люпиновую
крупу не разработан, но такая фракция соответствует совмещенным номерам ячневой крупы — №2 и №3 с выравненностью 80–82%. Выход крупки практически без
оболочки и мучки за один проход составляет 69–72%.
В циклоне накапливается продукт, состоящий из крупной и мелкой оболочки, частиц ядра, крупки и мучки.
Причем количество вынесенных частиц ядра размером
меньше 2,0 мм во многом определяется расходом воздуха встроенного пневмоклассификатора: с увеличением расхода воздуха вначале уносятся легкие фракции,
затем крупная оболочка с частицами ядра. Дальнейшее
увеличение расхода воздуха (более 4,5 м/с) может привести к выносу в циклон крупных частиц люпина вместе
с оболочкой. Следует отметить, что производительность
вентилятора позволяет установить циклон на высоте до
2 м, а под ним — бункер для накопления относов и последующего их удаления.
Центробежные шелушители, широко применяемые
при обработке овса, могут также эффективно использоваться и для шелушения люпина белого.
Скорость движения зерна в каналах центробежного шелушителя, а с ней и сила воздействия на зерно зависят от
окружной скорости вращения ротора. Для обоснования
оптимальных конструктивных параметров и технологических режимов работы машины, способствующих разделению ядра люпина на семядоли и отслоению оболочки при
ударе о деку, проводились экспериментальные исследования. После пропуска целого зерна люпина через ротор
макета центробежного шелушителя обработанный продукт просеивали на сите с отверстиями диаметром 4,0 мм.
На нем осталась фракция (95%) в виде частиц ядра,
семядолей и крупной оболочки. Проход через это сито
составил 5%, в том числе 2,7% крупные частицы ядра и
оболочки (проход 4,0 мм — сход 2,0 мм), 2,3% крупка с
частичками оболочки и мучка. Предварительное фракционное разделение продукта на ситах позволяет при необходимости выделить из каждой фракции оболочку,
а из прохода через сито 1,0 мм получить на сите №38
люпиновую муку без оболочки.
При очередном экспериментальном шелушении люпина
белого на макете центробежного шелушителя со специальными разгонными каналами и пневмоклассификатором и
разборе содержимого навески было установлено: количество целых семядолей без оболочки составляет 79,4%,
50
Техника и технологии
www.kombi-korma.ru • КОМБИКОРМА №7-8 2014
Таблица 3. Фракционный состав крупки (сход относительно массы крупки)
шелушения зерна принято
оценивать коэффициентом
Диаметр отверстий решет, мм
технологической эффекЧастота вращения ротора (диска), об/мин
тивности, представляющим
Дно
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
собой произведение двух
6000
0,002
0,029 0,153 0,205 0,275 0,336
коэффициентов — шелушения и целости ядра. Коэффициент шелушения показывает
количество зерна, которое удалось ошелушить в процессе
шелушения (в процентах), а коэффициент целости ядра показывает долю целых ошелушеных зерен в массе продуктов шелушения, образовавшихся после шелушения (в долях единиц). Однако целью шелушения люпина не всегда
является получение целого ядра с удаленной оболочкой,
поэтому критерий технологический эффективности не может в полной мере оценить процесс шелушения люпина.
На практике оценка качества шелушения люпина проводится технологом экспериментально по количеству неРис. 3. Продукты шелушения люпина на ДКМ
доруша и переизмельченного ядра и не привязывается к
(диаметр отверстий сит в барабане — 3,0 м):
способу шелушения и типу шелушильного оборудования.
слева — люпиновая крупка; справа — содержимое циклона Так, на лабораторном шелушителе ВНИИЗ с ротором (диском) диаметром 200 мм и числом оборотов 6000 об/мин
(линейная скорость на периферии ротора — 63 м/с) были
получены продукты шелушения, подработка которых по
схеме «отсеивание мучки проходом через сито 1 мм —
отвеивание оболочки в пневмосепараторе при скорости
воздуха 7,5 м/с» дала следующие результаты: проход
сита 1 мм (предварительное отсеивание мучки) — 9%,
оболочки (после отвеивания) — 16%, ядра в виде крупки — 75%. На рисунке 3 показан общий вид этих проРис. 4. Продукты шелушения люпина на центробежном дуктов. Видно, что в крупке оболочек нет, а в оболочках
шелушителе с последующей подработкой (справа налево): много мучки. Мучка представляет собой смесь мелкого
крупка, отвеянные оболочки и отсеянная мучка
ядра и измельченных оболочек.
Фракционный состав шелушеного дробленого ядра
крупной оболочки, расколотой по толщине зерна, — (крупки) представлен в таблице 3. Отметим, что доля муч15,6%, дробленого зерна с четвертинками без оболоч- нистой фракции (проход 1 мм) мала, поскольку она была
ки — 3,61%, мелкой фракции сколов семядолей с ча- ранее отсеяна и отвеяна. Очевидно, что с ростом перифестицами оболочки — 1,39%. Причем от удара торцом рийной скорости диска, следовательно, и скорости удара
о препятствие оболочка растрескивалась в основном по доля мелкой фракции возрастет.
Применение автономных шелушителей люпина небольтолщине. От удара семядоли отслаивались от оболочки
и оставались целыми без царапин с глянцевой поверх- шой производительности, в которых реализован метод
ностью. Без разгонных каналов некоторые зерна лю- удара, способствует обеспечению фермерских и личных
пина на выходе центробежного шелушителя ударялись подсобных хозяйств компонентами комбикормов, а в перплашмя, поэтому в общей массе, наряду с семядолями спективе и поставке шелушеного ядра на предприятия
без оболочки, у отдельных зерновок оболочка частично пищевой промышленности для производства высокобелнадкалывалась в месте утолщения, а ядра без оболочки ковых продуктов глубокой переработки. При этом основоставались целыми и не разделялись на семядоли. С уве- ной задачей технолога и оператора, обслуживающих данличением окружной скорости ротора недоруш уменьшал- ный вид машин, является организация ведения процесса
ся, но увеличивалось количество измельченного ядра и шелушения таким образом, чтобы в готовом продукте
не оставалось оболочки, а в относах было минимальное
переизмельченной оболочки.
Качество шелушения во многом зависит от конструкции количество частиц ядра. Перспективным представляется
центробежного шелушителя (разгонных каналов ротора), создание машины на базе центробежного шелушителя
режимов его работы, влажности люпина и др. Процесс при его агрегатировании с пневмосепаратором.