СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА, ЗАРАЖЕННОГО ГОЛОВНЕЙ, И РАБОЧИЙ ОРГАН ШЕЛУШИЛЬНО-ШЛИФОВАЛЬНОЙ МАШИНЫ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА, ЗАРАЖЕННОГО ГОЛОВНЕЙ Российский патент 2009 года по МПК B02B3/02 B02B3/00 

Изобретение относится к мукомольно-крупяной промышленности и может быть использовано для переработки зерна (в том числе овса, проса, ржи, ячменя и пшеницы), зараженного головней (пыльной и/или твердой).

Головня - распространенное и вредоносное заболевание, которое поражает все хлебные злаки. Разрушению подвергаются отдельные завязи или целые соцветия, стебли, листья. На пораженных органах образуется черная пылящая масса, что снижает урожайность зерновых на 20-30%. Зараженность головней делает муку непригодной для хлебопечения вследствие селедочного запаха (три-метиламин). Поэтому содержание вредной примеси - головни в муке не должно превышать 0,05% [Е.Д.Казаков. Вредные примеси в зерне. Заготиздат, 1962, с.152].

Меры борьбы с головней включают применение устойчивых сортов, высокую агротехнику, севооборот, выбраковку семенных посевов, пораженных головней; очистку семян и их обеззараживание химическими препаратами или термическим способом; воздушно-тепловой или солнечный обогрев семян и др. Профилактические меры - не допускать высева семян пшеницы, собранных с полей, пораженных (по данным полевой апробации) твердой и пыльной головней в сумме более 0,5% [Большой энциклопедический словарь. Сельское хозяйство. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998, с.125].

Для очистки продовольственного зерна при наличии головни используют очень сильное аспирирование и обязательную мойку в моечных машинах [В.А.Бутковский, В.Г.Кулак. Мастер зерноочистки. М.: Колос, 1970, с.32], а для удаления запаха триметиламина используют мойку и тепловую сушку зерна [Т.А.Смирнова, Е.И.Кострова. Микробиология зерна и продуктов его переработки. М.: Агропромиздат, 1989, с.106]. Применение мойки горячей водой возможно только в случае переработки зерен пшеницы, а в остальных случаях последующая обработка зараженного зерна становится невозможной из-за изменения механических свойств зерна - оно становится пластичным, что исключает возможность его переработки стандартными методами шелушения или измельчения. Поэтому данный метод практически не применяется.

Кроме вышеприведенного из уровня техники не выявлено способов переработки зерна овса, ржи, ячменя, пшеницы и проса, зараженного головней. В то же время известен способ шелушения зерна путем воздействия на зерно в процессе его прохождения между двумя поверхностями рабочей зоны шелушения расщепляющих сил сжатия и сдвига в двух взаимно перпендикулярных направлениях (пат. РФ № 2028181, МПК 6 В02В 3/00, публ. 1995.02.09).

Из уровня техники известен также способ производства шлифованной рисовой крупы (пат. РФ №2158635, МПК 7 В02В 3/00, публ. 2000.11.10.) и способ производства полированной рисовой крупы (пат. РФ №2166365, МПК 7 В02В 3/00, 3/12, публ. 2001.05.10), которые включают операции по очистке зерна от примесей, шелушение, поэтапное шлифование с использованием рабочего органа с абразивной поверхностью, который содержит полимерную основу и наполнитель из смеси частиц карбида кремния разных фракций.

Ближайшим по технической сущности к разработанному способу является способ получения продовольственного зерна, реализованный при использовании шелушильно-шлифовальной машины А1-3ШН-33 (Гринберг Е.Н. Производство крупы. М.: Агропромиздат, 1986, с.72-75). Способ заключается в том, что исходное сырье (зерно), подлежащее обработке, подают в рабочую зону между вращающимися абразивными кругами и неподвижным перфорированным цилиндром, где благодаря интенсивному трению при движении зерна происходит отделение верхних оболочек зерна, основная масса которых удаляется аспирационной системой машины. Для транспортирования отделенных оболочек в рабочую зону подают воздух из расчета 900-920 м³/час, т.е. 15,5-15,3 м³/мин. Скорость подачи зерна в рабочую зону не указана.

Недостатком данного способа, также как и всех вышеперечисленных способов является то, что они не могут быть использованы для переработки зерна овса, ржи, ячменя, пшеницы и проса, зараженного пыльной и твердой головней, т.к. все эти методы повышают шероховатость поверхности зерна, что способствует проникновению в царапины и углубления зерен головни и зашлифовыванию их при последующей обработке. Их удаление до разрешенных пределов путем обдира шлифовальными кругами приводит к значительному росту зерноотходов, резкому снижению выхода готовой продукции, к тому же не позволяет эффективно избавиться от головни (маранные зерна в крупе остаются), т.е. не позволяет получить продовольственное зерно.

Из уровня техники не выявлено также шелушильно-шлифовальных установок для переработки зерна, в т.ч. овса, ржи, ячменя, пшеницы и проса, зараженного пыльной и твердой головней.

За прототип принята шелушильно-шлифовальная установка А1-ЗШН-3 (Гринберг Е.Н. Производство крупы. М.: Агропромиздат, 1986, с.72). Она предназначена для шелушения пшеницы и ржи на мукомольных заводах, шелушения, шлифования и полирования круп из различных видов зерна. Данная машина представляет собой установленный на опорах и снабженный электродвигателем корпус, содержащий рабочую камеру с размещенным внутри рабочим органом.

Рабочий орган шелушильно-шлифовальной установки А1-ЗШН-3 состоит из пустотелого вала с отверстиями, на котором установлены абразивные круги с промежутками между ними (обычно их 6). Концентрично с рабочим органом размещают ситовой цилиндр. Во время работы зерно поступает в полость между вращающимся рабочим органом и ситовым цилиндром. Благодаря контакту зерен с абразивными кругами и ситовым цилиндром, а также трению зерен между собой происходит отделение их оболочки. В пустотелый вал поступает воздух, который проходит через отверстия в валу, промежутки между кругами и пронизывает массу движущегося зерна. Здесь он захватывает образовавшуюся мучку и выводит ее через отверстия ситового цилиндра. Кроме функции транспортировки мучки воздух выполняет также функцию охлаждения зерна, которое вследствие интенсивного трения может сильно нагреваться.

С помощью клапанного устройства одновременно регулируется производительность и технологический эффект процесса шелушения и шлифования.

Недостаток описанного рабочего органа заключается в том, что в нем в качестве абразивных элементов используют монолитные абразивные круги. Они недостаточно интенсивно перемешивают зерно, сравнительно быстро изнашиваются и имеют большую массу, что требует тщательной балансировки рабочего органа, и не эффективны для удаления спор пыльной головни до требуемого уровня (не более 0,05%).

Эти машины для переработки зерна, зараженного головней, не используются из-за больших потерь при обдире зерна и низкой эффективности удаления зерен головни, находящихся в поверхностных складках (бороздках) зерна.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является разработка способа переработки зерна, зараженного пыльной и/или твердой головней, позволяющего получать продовольственное зерно с высоким выходом.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, также является разработка рабочего органа шелушильно-шлифовальной машины для переработки зерна, зараженного пыльной и/или твердой головней.

Поставленная техническая задача достигается тем, что способ переработки зерна (овса, ржи, ячменя, пшеницы и проса), зараженного пыльной и/или твердой головней, предусматривает последовательное многократное шелушение зерна с использованием рабочего органа, содержащего абразивные круги, при этом на последней стадии шелушения зерно одновременно шлифуют в рабочем органе, содержащем абразивные круги и от одного до трех кругов таких же геометрических размеров, выполненных из войлока, плотность которого 320-400 кг/м³, при этом весь процесс проводят при расходе воздуха 20-25 м³/мин и скорости подачи зерна 1,2 тонны в час.

Поставленная техническая задача решается также тем, что рабочий орган, содержащий пустотелый вал с отверстиями для подачи воздуха и закрепленные на валу с помощью натяжных устройств абразивные элементы в виде кругов, при этом он также снабжен кругами таких же геометрических размеров, выполненными из войлока с плотностью 320-400 кг/м³ в количестве от одного до трех.

Предлагаемый способ переработки зерна заключается в следующем:

- после многократного последовательного шелушения с использованием рабочего органа с абразивными кругами зерно на последней стадии шелушения одновременно подвергают шлифованию в рабочем органе, содержащем абразивные круги и от одного до трех кругов, выполненных из войлока плотностью 320-400 кг/м³;

- скорость подачи зерна на переработку - 1,2 тонны в час;

- расход воздуха - 20-25 м³/мин.

Первоначально проводят шелушение зерна с использованием рабочего органа с абразивными кругами, при этом зерно освобождается от периферийных пленок (оболочки), зародышей и, частично, спор головни. Затем его подают в рабочий орган, который содержит абразивные круги и круги тех же геометрических размеров, выполненных из войлока. Под действием центробежных сил зерно также прижимается к поверхности камеры и одновременно потоком воздуха продвигается вдоль нее. При этом характер обработки зерна на различных участках рабочей камеры будет различным. В зоне обработки абразивными кругами происходит окончательное дошелушивание зерновок, однако из-за шероховатой поверхности зерен споры головни из выемок и бороздок в зерне эффективно удалить не удается. В зоне обработки войлочными кругами при их контакте с зерном происходит мягкое полирование одновременно с удалением с поверхности и выемок частиц, спор головни и мелких зерновых отходов. Плотность войлока 320-400 кг/м³, что позволяет ему эффективно полировать, заглаживая выступы, выемки и другие неровности поверхности зерновок, где может оставаться головня. Применение войлока плотностью менее 320 м³/кг неэффективно, т.к. снижается качество полученного зерна, кроме того, они быстрее изнашиваются.

Способ обработки зерна зараженного головней проходит при расходе воздуха 20,0-25,0 м³/мин и скорости подачи зерна 1,2 тонны/час. При заявленном расходе воздуха происходит быстрое удаление из рабочей зоны отходов с частицами и зернами головни, не допускается их контакт с уже очищенным зерном. Снижение расхода воздуха, как и его увеличение, приводит к снижению эффективности очистки.

Уменьшение расхода зерна менее заявляемого не влияет на качество готового продукта, но экономически невыгодно, т.к. снижается производительность процесса переработки. Увеличение расхода зерна более заявляемого снижает качество готового зерна. Т.о., уменьшение контакта между зернами в рабочей зоне за счет снижения расхода зерна и более быстрое удаление из рабочей зоны продуктов очистки зараженного зерна за счет увеличения расхода воздуха, а также проведение способа с использованием рабочего органа, содержащего круги из войлока, заявляемой плотности позволяет получить продовольственное зерно первого сорта.

При такой конструкции рабочего органа абразивные круги удаляют споры каменной головни, а войлочные - удаляют споры каменной головни, отделенные абразивными кругами, и споры пыльной головни, присутствующие на поверхности. Это позволяет получать зернопродукты с содержанием спор головни менее 0,01% по массе.

На чертеже схематично изображен предлагаемый рабочий орган шелушильно-шлифовальной машины.

Рабочий орган состоит из корпуса, установленного на опоре (позиции не показаны) и снабженного патрубком для подачи зерна 1. Внутри корпуса расположен пустотелый вал с отверстиями (позиция не показана), на котором установлены абразивные круги 2 и круги из войлока 3 с промежутками между ними. Концентрично с рабочим органом размещают ситовой цилиндр 4. Корпус снабжен также патрубками для подачи воздуха, для вывода мучки и готового продукта (позиции не показаны).

Рабочий орган шелушильно-шлифовальной машины работает следующим образом. Зерно поступает в полость между вращающимся рабочим органом и ситовым цилиндром 4. В зоне абразивных кругов 1 благодаря контакту зерен с абразивными кругами 1 и ситовым цилиндром 4, а также трению зерен между собой происходит первоначальный обдир зерна, в результате чего удаляется его оболочка и частично головня. Далее в зоне войлочных кругов 2 происходит полирование зерна и удаление оставшихся частиц головни, а также мелких зерновых отходов. Воздух, поступающий через пустотелый вал, проходит через отверстия в валу, промежутки между кругами и пронизывает массу движущегося зерна, захватывает образовавшуюся мучку и выводит ее через отверстия ситового цилиндра, нагревается.

Для обеспечения эффективного удаления головни необходимо использовать войлок с плотностью 320-400 кг/м³. Необходимо также снизить скорость подачи зерна в 2-2,5 раза и увеличить расход воздуха в 1,1-1,2 раза по сравнению со стандартными показателями для данной шелушильно-шлифовальной машины.

Изобретение относится к мукомольно-крупяной промышленности и может быть использовано для переработки зерна, зараженного головней в продовольственное зерно. Способ предусматривает последовательное многократное шелушение зерна с использованием рабочего органа, содержащего абразивные круги. При этом на последней стадии шелушения зерно одновременно шлифуют в рабочем органе, содержащем наряду с абразивными от одного до трех кругов таких же геометрических размеров, выполненных из войлока, плотность которого составляет 320-400 кг/м³. Весь процесс проводят при расходе воздуха 20-25 м³/мин и скорости подачи зерна 1,2 тонны/час. Описан также рабочий орган шелушильно-шлифовальной машины для переработки зерна, зараженного головней. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ переработки зерна, зараженного головней, характеризующийся тем, что он предусматривает последовательное многократное шелушение зерна с использованием рабочего органа, содержащего абразивные круги, при этом на последней стадии щелушения зерно одновременно шлифуют в рабочем органе, содержащем абразивные круги и от 1 до 3 кругов таких же размеров, выполненных из войлока, плотность которого составляет 320-400 кг/м³, при этом весь процесс проводят при расходе воздуха 20-25 м³/мин и скорости подачи зерна 1,2 т/ч.2. Рабочий орган шелушильно-шлифовальной машины, содержащий корпус, пустотелый вал с отверстиями для подачи воздуха и закрепленные на валу с помощью натяжных устройств абразивные элементы в виде кругов, отличающийся тем, что он также снабжен кругами таких же геометрических размеров, выполненными из войлока с плотностью 320-400 кг/м³ в количестве от 1 до 3.