Обрушка и сепарация лузги масленичных культур

Обрушка и сепарация лузги масленичных семян (подсолнечник, соя) производительностью 50-430 тонн семян / сутки.

“Elevator-pro” предлагает технологию обрушки и сепарации (лузги подсолнечника, шелухи сои) в качестве предварительной обработки этих масличных семян перед их прессованием в шнековых маслопрессах. Технология не предназначена для получения целых неповрежденных ядер, а лишь для удаления части лузги перед прессованием.

Диапазон решения

Данная техническая информация посвящена комплексному решению проблемы обрушки и частичного удаления лузги масличных культур (подсолнечника и сои) перед прессованием. Эту технологию можно заказать отдельно или в качестве ОПЦИИ Обрушки и сепарации лузги в рамках поставки технологии прессования (производственная секция Р82).

Здесь указаны и другие (факультативные) дополнительные решения – ОПЦИИ. В приложении № 2 определены границы поставки и дана рекапитуляция содержания предложения. Подробный перечень оборудования будет дан в ценовом предложении, которое мы разработаем на основании предоставленной Вашей информации (Спецификации).

Предметом предложения является комплексная поставка машин и оборудования, необходимых для обрушки и сепарации части лузги масличных семян, производственная мощность и параметры оборудования указаны в табл, в приложении № 1 (Параметры).

Предлагаемое технологическое оборудование включает:

– машины и оборудование согласно тексту этого предложения (оборудование, обозначенное «ОПЦИИ», не входит в базовую цену предложения, цена такой ОПЦИИ указана отдельно или будет определена после оценки местных условий), предпроектную разработку технологии;

– исходную документацию для подготовки пакета документов для получения разрешения на строительство;

– документацию для реализации технологии, документацию фактического состояния, технологическую электропроводку;

– компьютерную систему управления и визуализации процесса (если оборудование является частью поставки прессцеха или заказана ОПЦИЯ);

– сопроводительную документацию – инструкцию по эксплуатации технологии и отдельных машин, технологические и электрические схемы, сопроводительную документацию напорных емкостей;

– сертификат соответствия ЕС на все поставляемое оборудование в соответствии с правилами ЕС для поставок в ЕС, а в случае сотрудничества с генеральным проектировщиком заказчика — также сертификат соответствия ЕС на всю поставляемую технологию.

Описание процесса и технологии

Принцип предлагаемой технологии

Масличные семена всегда содержат плодовую оболочку (например, лузга подсолнечника), которая окружает их и служит естественной защитой. У некоторых семян есть еще и специфические оболочки (хлопчатник, арахис и др.), которые нужно устранить перед прессованием.

В лузге всегда содержится большое количество клетчатки, но мало масла. Поэтому для того, чтобы повысить степень извлечения (выход) масла, а также получить качественный жмых (корм с высоким содержанием протеинов), желательно эту лузгу перед прессованием устранить. В лузге также содержится лигнин и др. компоненты с абразивными свойствами, которые способствуют преждевременному износу прессующего механизма маслопрессов.

С другой стороны, клетчатка играет чрезвычайно важную роль в процессе прессования шнековыми маслопрессами – структура клетчатки обеспечивает проницаемость прессуемого слоя и позволяет маслу вытекать через щели оттока. Если снизить долю клетчатки ниже определенной границы, масло невозможно было бы «продавить» через щели корзины маслопресса. Поэтому лучшим решением является частичное устранение лузги в случае тех масличных семян, где она составляет большую долю.

Таб. 1 Массовая доля лузга в семенах некоторых масличных культур

Дальнейшее изложение посвящено технологии частичного устранения лузги семян подсолнечника. Такая же технология применяется и у семян сои.

Подсолнечник

Для него типично большое содержание лузги (22 – 28%), а лузга отличается высоким содержанием клетчатки и лигнина, а также воска. Существует много сортов подсолнечника с разными размерами семян, толщиной и массовой долей лузги. Благодаря селекционированию все время возникают новые сорта. Селекция направлена на повышение содержания масла в семенах, часто с одновременным снижением доли лузги. Это на первый взгляд могло бы показаться положительным моментом для технологии обрушки и устранения лузги. К сожалению, в общих чертах можно сказать почти обратное — чем больше содержится масла в семени (и соответственно меньше доля лузги), тем труднее обрушивать такие семена.

Результаты изучения свойств лузги, в частности характеристика обрушки, публиковались во многих научных работах, например — в статье “4 Beaiigiiillaurae A., Architecture des coques de tournesol – OLEOSCOPE, Bulletin du CETIOM, 1982, №8, 20-21 7/42). Автор в работе обосновал, что лузга образована двумя типами формаций клеток. В зависимости от сорта изменяется соотношение этих двух типов – из них один выразительно способствует лущению (т. е. тому, что лузга «лопается» при сильном напряжении), а второй – нет. Соотношение этих двух типов формаций клеток в лузге определяет, таким образом, общую «обрушиваемость».

В работе российского автора Е.П. Кошевого “Технологическое оборудование предприятий производства растительных масел” (Санкт-Петербург, ГИОРД, 2002) семена подсолнечника разделяются на 3 типа :

– у семян первого типа лузга разламывается на 2-3 большие части и легко отделяется от ядер;

– у семян второго типа лузга разламывается на 6-8 частей и остается в ядрах;

– у семян третьего типа лузга разламывается на много частей, большая часть лузги остается в ядрах, а кроме того ядра при обрушке распадаются на куски.

Этот третий тип характерен для сортов подсолнечника с высоким содержанием масла. Была отмечена прямолинейная зависимость между «обрушиваемостью» и размером семян (чем больше семена, тем легче их обрушивать). Из этого следует, что лучших результатов удается достичь у семян больших и, главное, одинаковых по размеру (размер семян определяет выбор сит в сортировальных устройствах). При переработке «плохо обрушиваемых» семян подсолнечника, наблюдается ухудшение параметров обрушки – возрастает доля лузги во фракции ядер и содержание масла в лузге. Если нужно переработать неоднородные по размеру семена, рекомендуется слишком малые (плохо обрушиваемые) семена отделить и переработать отдельно.

Принцип обрушки семечек подсолнечника

Каждое семя подвергается шоковой механической нагрузке таким образом, чтобы треснула лузга и освободилось ядро. Механическое воздействие вызвано падением семени в «цель» с большой скоростью. В технологии обрушки в зависимости от требуемой производственной мощности, используются разные горизонтальные и вертикальные ротационные рушки. Семена падают в центр ротирующего диска с лопастями (ротор), где они ускоряются и отделяются от ротора с высокой скоростью движения. Их скорость на выходе можно регулировать изменением оборотов ротора (преобразователь частот). Семена ориентируются в пазах лопастей центробежной силой и падают на твердый статор, деформируясь при этом.

Рис 12 Ротационный принцип рушки

Таким образом, «обрушиваемость» – это совокупность свойств семян, позволяющая применять упомянутый принцип устранения лузги.

Обрушиваемость определяется:

a) Энергией, которая необходимая для того, чтобы лопнула лузга – чем она меньше, тем ниже может быть скорость падения и тем меньше вероятность, что одновременно будет разрушено ядро. Если семена плохо обрушиваются, нужно увеличить обороты рушки, что ведет к повышению скорости падения. При падении нарушится и целостность ядер, возникнет жирная пыль и обломки ядер, которые потом трудно отделяются от лузги.

b) Способом «лопанья» (разлома) лузги – у легко обрушиваемых семян лузга разламывается на 2-3 большие части, которые затем легко сепарируются. Плохо обрушиваемые семена после падения образуют много маленьких обломков лузги, и в большинстве случаев одновременно раздробится и ядро. Дальнейшая сепарация весьма затруднительна.

c) Соединением ядра с лузгой – некоторые сорта характеризуются более прочным соединением ядра с лузгой, поэтому несмотря на то, что лузга лопнет, ядро соединено с ней и их невозможно разделить.

d) Разницей в размерах семян – при переработке семян с большой вариабильностью размеров невозможно точно установить оптимальные условия (скорость падения, сортировочные сита), поэтому очень трудно достичь необходимой степени устранения лузги.

e) Количеством „глухих“, пустых семян – это семена, у которых не сформировалось ядро и имеется только лузга. Доля таких семян составляет около 0,5 – 3%. Проблемой является то, что они слишком легкие, поэтому их почти невозможно разбить при ударе, и в большинстве случаев они также меньшего размера, поэтому не отсеются как необрушенные. Они полностью переходят во фракцию ядер для прессования и выразительно повышают содержание клетчатки в жмыхе.

Эти свойства, в совокупности формирующие понятие „обрушиваемость“, зависят от сорта семян, их чистоты, одинаковых размеров и зрелости, но также и от температуры и влажности. Обрушиваемость очень сложно измерить, поэтому также сложно определить точные параметры и, соответственно, степень устранения лузги. Нужно помнить, что установку’ скоростей падения, размеров сортировочных сит и скорости воздушного потока для отвеивания лузги нужно проводить вручную, непрерывно контролировать и реагировать на изменения состояния сырья и внешних факторов. Отличия в свойствах отдельных сортов и поставляемых партий очень велики, и процесс настройки обрушки и сепарации не автоматизирован. Требуется умелый и опытный обслуживающий персонал.

Рис. 2. Семя подсолнечника, способ разламывания, форма разломленной лузги.

В ситовых сортировщиках из обрушенных семян отделится пыль (она содержит жир, поэтому поступает в прессование), ядра с лузгой и большие неочищенные семена с большой лузгой. Далее в аспирационном шкафу лузга отделяется потоком воздуха, так как она значительно легче, чем ядра.

Преимущества частичного устранения лузги перед прессованием и достигаемые показатели:

a) Снижение содержания клетчатки в жмыхе и получение более качественного корма. Как уже упоминалось, нельзя устранять всю лузгу;

b) Повышение выхода масла. Если бы лузга перед прессованием не устранялась, то она впитала бы масло до уровня остаточного жира в жмыхе. Например, при горячем прессовании – до 10% масла в жмыхе. Естественное содержание масла в лузге – 2-4%, а в нее впиталось бы масло до того же уровня, т. е. 10%.

ВНИМАНИЕ! Технически невозможно устранить лузгу с нулевой долей примеси ядер (обломков и жирной пыли). В зависимости от обрушиваемости и выбранной технологии обрушки (одноступенчатой, двуступенчатой, с контролем лузги) — см. далее, а также тщательности настройки параметров, можно „утечку“ ядер в лузгу держать на низком уровне — ниже, чем содержание масла в лузге для данной технологии прессования.

c) Снижение износа прессующего механизма. Лузга является очень абразивным материалом, и снижение ее доли продлевает срок службы шнеков маслопрессов. Высокая абразивность лузги, однако, сказывается на значительном абразивном износе рушки и транспортных путей лузги, где необходимо учитывать чрезмерную нагрузку. Для продления срока службы отдельных частей, находящихся в контакте с лузгой, мы используем материалы и технологии самого высокого качества. Например, метательные лопасти рушки изготовлены из весьма устойчивых керамических материалов, дека (цель, на которую падают семена) — из высокоустойчивой стали. Трубопровод воздушной транспортировки сделан из стали, но, несмотря на это, нужно принимать в расчет влияние абразивности и необходимость периодической замены изношенных частей оборудования.

d) Снижение доли воска и пигментов в масле. Воск и пигменты содержатся почти исключительно в лузге. Поэтому после устранения большей части лузги существенно снизится содержание воска в отжатом масле. Это значительно повышвает эффективность фильтрации и снижает требования к дальнейшей переработке масла (винтеризации, отбеливанию).

Дальнейшая переработка лузги:

Отделенная лузга чаще всего используется для сжигания. Она очень легкая, поэтому не годится для прямого сжигания — необходимо ее сначала пелетизировать или гранулировать.

Параметры производительности технологии

Технологию обрушивания и сепарации можно проектировать в широком диапазоне производственной мощности с использованием семенорушек разной мощности и сортировочных сепараторов.

На основании производственной мощности отдельных машин и устройств и имеющегося у нас опыта мы подготовили для Вас испытанные на практике комплекты, которые позволяют наиболее эффективно использовать рушки и сепараторы.

Эти комплекты чаще всего используются и приспособлены с наиболее часто используемым технологиям прессования масличных культур.

(Примечание: сокращения LF = Обрушка, 1 – одноступенчатая, 2 – двухступенчатая, Производительность в кг/ч, КР — контроль лузги просеиванием, КРА – контроль лузги просеиванием и аспирацией.