Сохранение качества зерна – задача №1 для современного элеватора

2013-11-28 12:42:00

Сохранение качества зерна – задача №1 для современного элеватора

Зерно во всем мире считается одним из важнейших продуктов. Украина – один из крупнейших экспортеров этого стратегического продукта. И интерес к нашей стране как к стратегическому партнеру в области экспорта зерна, по мнению экспертов, постепенно возрастает.

Вернемся в начало 20 века, урожайность около 5-7 ц/га, сбор зерна по Украине составлял порядка 10-15 млн. тонн, а в 2012 году урожайность составила 32-37 ц/га – 60 млн. тонн. Валовый сбор увеличился в 5-6 раз. Требования к зерновым продуктам ужесточаются ежегодно. В частности жестко стоит вопрос сохранности качества зерна товарной кондиции. Правильное хранение, бережная транспортировка обеспечивает максимальное качество и ценность зерновых для пищевой промышленности.

На секунду задумаемся, а сколько товарного зерна уходит в отходы из-за повреждения при осуществлении технологических операций над ним.
По данным анализа работы Украинских предприятий отрасли прирост боя зерна, в том числе зерна кукурузы составляет:

  • 4,0…6,5% для заготовительных предприятий (использующих передвижную механизацию и ковшовые погрузчики);
  • 2,0…4,0% для перевалочных элеваторов (с полной стационарной механизацией;

Распределение пророста боя по участкам предприятия приведено в Таблице 1:

Из приведенной таблицы определен коэффициент битого зерна, вызванный транспортным и гравитационно-транспортным оборудованием. Транспортное оборудование – 1,28%, гравитационно-транспортное (включая прием из автотранспорта и точки перегрузки) – 0,92%. Суммарный коэффициент боя, вызванный транспортным оборудованием, составляет 2,2%. Допустимый коэффициент боя — не более 1,5%. Приведем коэффициент битого зерна к цифрам. Перевалочный комплекс с годовым оборотом 1,1 млн. тонн сможет отгрузить всего 99,3% зерна качества, с которым оно поступает на прием. Следственно комплекс ежегодно теряет 3,3 тыс. тонн зерна товарной кондиции. Усредненная стоимость зерна 2000 грн/тонну. Следственно убытки предприятия составляют 6,6 млн. грн. Понятно, что каждый зерновой экспортер урегулирует эти моменты с заказчиком. Но я считаю, что все таки необходимо изыскивать способы сохранять качество поступаемого на экспорт зерна, нежели изыскивать решения вопросов в частном порядке.

Конструкторское бюро ГП «Зерновая Столица» совместно с кафедрой «Технологического оборудования зерновых производств» и кафедрой «Хранения зерна» Одесской Национальной академии пищевых технологий, провели ряд исследований по изучению характера возникновения боя зерновых продуктов в транспортном и гравитационно-транспортном оборудовании. Провели анализ процессов, вызывающих увеличение коэффициента боя и рассмотрели методы его снижения в разрезе различных видов транспортного и гравитационно-транспортного оборудования.

Причины увеличения коэффициента боя нориями

По приросту боя зерна нории занимают значительное место на любом элеваторе. Рассмотрим основные:

  • Заполнение ковша зерном;
  • Геометрия ковша;
  • Геометрия головки нории и выпускного устройства;
  • Тип загрузки;
  • Высокая скорость ленты;
  • Обратная сыпь продукта;

Заполнение ковшей нории

Заполнение ковшей нории осуществляется непрерывно. Рассмотрим природу возникновения боя зерна при загрузке ковшей. Бой зерна осуществляется в результате импульса, вызванного разностями векторов направления кинетической энергии частиц зерна и норийных ковшей при их столкновении. В случае подачи продукта по ходу загрузки ковшей ударные импульсы меньше на 20-25% чем при подаче продукта против хода ковшей в виду того, что вектор направления кинетической энергии в этом случае синхронизируется с вектором направления кинетической энергии ковшей. Ударные силы полностью гасятся при столкновении с ковшом.

В виду того, что прочностные характеристики зерновок меньше чем материал изготовления ковшей, мы получаем разрушение наружной и внутренней структуры зерновки. Казалось бы, ситуация совсем безнадежная. Но этому можно частично противодействовать. Для снижения коэффициента боя необходимо синхронизировать траекторию движения ковшей с траекторией подачи продукта. Данное решение внедрено в загрузочных устройствах норий, выпускаемых ГП «Зерновая Столица» при помощи направляющих потока зерна в приемных устройствах. Но для полной синхронизации необходим предварительный разгон продукта, чего достаточно непросто достичь в случае перегрузки с конвейеров.

Прирост боя так же можно снизить, применив тип ковша, приемная часть которого будет повторять траекторию движения продукта из загрузочного патрубка. Ковши, производимые на территории Украины, рядом предприятий выполнены с геометрическими характеристиками ковшей образца СССР. В то время никто не придавал особого значения потерям зерновой массы из-за завышенных коэффициентов боя зерна.
Сегодня же требования по сохранению качества зерна с каждым годом ужесточаются. Кроме того, каждый элеватор, оказывающий услуги по подработке, сушке и хранению зерна намерен снизить прирост боя зерна, для увеличения конкурентоспособности и улучшению своего финансового благосостояния.

Геометрия ковша

Немаловажным в нории является геометрия выпускного устройства. Очень важно, что бы выпускное устройство направляло зерновой поток к выпускному патрубку и лобовая часть головки нории повторяла траекторию зернового потока, во избежание гашения ударов зерновок о корпус головки нории. Основным является плавное скользящее направление зернового потока. Нории ГП «Зерновая Столица» выполнены таким образом, что соприкосновение продукта с лобовой частью головки нории практически отсутствует. Поток продукта целиком направлен в выгрузочную воронку. Данные показатели неоднократно подтверждены на предприятиях GLEANCORE, TOPHER, BUNGE.

Высокий прирост боя дает так же обратная сыпь зерна в холостую ветку нории. В нориях ГП «Зерновая Столица» обратная сыпь полностью убирается установленным в головке брызговиком.

Скребковые конвйеры

Скребковые конвейеры являются основным стратегически важным и, с точки зрения надежности и технико-технологических параметров, наиболее приемлемы для элеваторной промышленности. Преимущества скребковых конвейеров очевидны, но так же есть и недостатки. Основным недостатком является повышенный коэффициент боя зерна.

Основные причины высоких показателей коэффициента прироста боя:

  • Прямой контакт тягового органа с корпусными деталями;
  • Высокая скорость транспортирования;
  • Стальные скребки;
  • Попадание зерновок в сопряжение приводной звездочки с тяговой цепью;
  • Вертикальная подача продукта.

Скребковые конвейеры по своей природе можно назвать «уничтожителями» так как основная особенность тягового органа такова, что при работе конвейера происходит дробление зерновок из-за попадания продукта в пространство между цепью и корпусом конвейера.

Скребковые конвейеры по своей природе можно назвать «уничтожителями» так как основная особенность тягового органа такова, что при работе конвейера происходит дробление зерновок из-за попадания продукта в пространство между цепью и корпусом конвейера. Конвейеры ГП «Зерновая Столица» не имеют прямого контакта тягового органа с корпусными деталями. Цепь движется на расстоянии 20-30 мм от днища. Благодаря этому дробление зерна тяговым органом в рабочем пространстве отсутствует.

Скоростные режимы достаточно сильно влияют на качество транспортируемого продукта. Природа образования боя такова, что зерновки в коробе конвейера подвержены ударным нагрузкам, вызванным цикличными толчками тягового органа со скребками.

Скребковые конвейеры ГП «Зерновая Столица» тихоходные. Скорость перемещения не превышает 0,5 м/с. В связи с этим нам удалось снизить коэффициент прироста боя в 1,5-2 раза по сравнению с существующими конструкциями в Украине.

В поисках путей снижения коэффициента боя зерна мы пришли к заключению, что пятно контакта продукта с тяговым органом должно быть минимальным. В связи с этим мы уменьшили ширину конвейера, при этом увеличили высоту конвейера для того, что бы зерновой слой был выше и соприкосновение с тяговым органом было минимально допустимым, что благоприятно сказывается на качестве транспортируемого продукта.
Бой зерна так же вызывается металлическими скребками. Процесс боя происходит по алгоритму контакта непосредственно с самой цепью. Цепные конвейеры ГП «Зерновая Столица» оснащены скребками из специального эластомерного материала, у которого физические свойства и структура полностью исключают бой зерновок.

Благодаря высокому, свойственному только этому материалу, модулю упругости и коэффициенту динамической вязкости срок эксплуатации скребка превышает 40000-45000 м/часов. Твердость и прочность материала достаточно высокая, способная выдерживать циклические динамические нагрузки, вызванные перемещением продукта в коробе.
Разгрузка скребкового конвейера ГП «Зерновая Столица» обеспечивает 100% опустошение короба до оси приводной звездочки. Этим мы исключаем попадание зерновок в сопряжение приводной звездочки с цепью, тем самым предупреждаем повреждение продукта.

Решая вопрос снижения боя зерна, нами проведены исследования влияния характера загрузки скребкового конвейера на показатели прироста боя. Определено, что до 0,4% от общего количества транспортируемого зерна подвержено разрушению при контакте с холостой веткой конвейера.

Образование боя вызвано тем, что зерновки гасят свою кинетическую энергию о верхнюю часть звеньев (ребро). Причем чем больше типоразмер конвейера и толщина звеньев – тем больше коэффициент прироста боя. Результатом исследования стала система загрузки скребкового конвейера, предотвращающая контакт продукта с холостой веткой конвейера. Такой системой оснащаются скребковые конвейеры ГП «Зерновая Столица».

Таким образом, мероприятия, проведенные нами на предмет изучения причин возникновения боя зерна, позволили нам предоставить нашему аграрию оборудование, которое не только отвечает всем современным стандартам и требованиям, а и позволяет минимизировать негативное воздействие технологических процессов перемещения на качество зерна. А качество зерна – задача №1 для современного элеватора.

Автор статьи: Гапонюк О.И., д-р техн. наук, профессор Одесская Национальная академия пищевых технологий, г.Одесса$ Джулинский Д.П., начальник технического отдела ГП «Зерновая Столица», г.Одесса