Особенности шелушения люпина узколистного на ДШЛ-500д и других бобовых
В.М. Филин, к.т.н.,
директор ООО «АГРОПРОДМАШ»
Одним из видов, возделываемых в промышленных масштабах в России, является узколистный люпин. Поверхность ядра покрыта плотно прикрепленной оболочкой, состоящей из трудноусвояемых полисахаридов. Одним из сортовых признаков вида люпина являются его форма и величина. По величине зерно разделяют на: очень крупное, крупное, среднее, мелкое и очень мелкое. Средний размер зерновки округлой формы в партии люпина сорта «Радужный» с содержанием алкалоидов на уровне 0.026% составил 4.73 мм. При определении среднего значения размера зерна в навеске обнаружено с диаметром, мм: 6-15.63%, 5-50%, 4-34.37 %. Значения округлялись в большую сторону. Зерно с диаметром 3мм (мелкое) и менее 2мм (очень мелкое) в навеске не обнаружено. Значения меньших диаметров зерновок находились в пределах от 3.8 мм до 6 мм. При этом зерна с размером от 3.8 мм до 4.0 мм были отнесены к зернам с размером 4.0. Аналогично зерна с размерами от 4.5 до 5,4мм относились к зернам с размером 5.0 мм, а с размерами 5.5 мм и более – к зернам с размером 6.0 мм. Отсутствие в навеске мелких и очень мелких зерен позволяет в Дисковом шелушителе ДШГ-500д установить междисковый зазор равный 4.7мм (среднее значение меньшего размера зерновки — 4.73 мм). Исходя из того, что зерен в партии с диаметром 5.0мм обнаружено 50%, можно с большой вероятностью предположить, что ядро при таком зазоре разделиться на семядоли без переизмельчения. В тоже время зерно других размеров будет подвергаться под действием усилий сжатия, сдвига и микроудара частичному или полному разрушению. Поэтому, при пробном шелушении по составу шелушеной массы принимается решение об уменьшении междискового зазора (снижается количество «недоруша», но увеличивается количство измельченных семядолей) или увеличении его (увеличивается количество «недоруша», который легко выделяется из шелушеной массы ситовым методом).
Дисковый Шелушитель Люпина ДШЛ-500д, выпускаемый ООО «АГРОПРОДМАШ», Новочеркасск, представлен на рис.1 и на сайте предприятия fil-agro.ru.
Рисунок 1. Дисковый шелушитель люпина ДШЛ-500д
Как ранее отмечалось, зазор влияет на производительность и качество шелушения люпина. Соответственно по результатам пробного шелушения величина зазора корректинуется в большую или меньшую сторону. Следует помнить, что между дисками должны проходить семядоли толщиной близкой или меньшей установленному зазору. В противном случае более крупные семядоли будут измельчаться до тех пор, пока под действием центробежной силы не удалятся за пределы рабочей зоны машины.
Установлено, что в процессе шелушения, наряду с ядросодержащими частицами в шелушоном продукте присутствуют целое нешелушое зерно «недоруш», округлые оболочки, внешне похожие на целое зерно, оболочки с ядром, зерно с надтреснутой оболочкой, семядоли (основная масса) и колотые частицы ядра. Причем основная масса оболочки и легких примесей удалены воздушным потоком встроенного пневмоклассификатора в циклон.
Рассмотрим некоторые из этих составляющих. В одной из проб (646 зерновок) шелушеной массы семядолей оказалось 600 шт (92.88%), целых зерен без оболочки – 35 шт (5.42%), шарообразной формы оболочек с семядолями внутри «недоруш» –11 шт (1.7%).
Для оценки диаметра зерна узколистного люпина с плотно прилегающей оболочкой была отобрана из шелушеной массы навеска. Измерение диаметра зерновок проводилось штангенциркулем. При незначительном сжатии губками измерительного инструмента зерновки диаметр практичестки не изменялся. Среднее значение меньшего размера зерна до сжатия составил 4.25 мм, в момент сжатия – 4.2 мм, остаточная деформация — 0.07 мм. Таким образом выявленные в навеске зерна с плотно прилегающей к ядру оболочкай после прохода в зазоре между дисками практически не изменили своего размера и остались не шулушоными («недоруш»).
Целое зерно с частично отслоившейся от ядра оболочкой. Зерновка покрыта оболочкой, внешне сохранившей свою форму. Однако под воздейтсвием усилий исполнительных элементов шелушителя отдельные оболочки частично растрескались и отслоились от ядра, что привело к увеличению диаметра зерновки. Среднее значение диаметра зерновки с частично отслоившейся оболочкой в момент сжатия уменьшилось с 4.47мм до 3.64, а после снятия усилий восстановилось с 3.64 до 4.17 мм, оставаясь меньшим значения до приложения усилий сжатия на величину остаточной деформации. Можно предположить, что аналогичные процессы проходят внутри рабочей зоны шелушителя.
Семядоли в оболочке. Оболочки отслоились от ядра. Через трещины просматриваются целые семядоли. В процессе сжатия некоторые оболочки дополнительно растрескались и не смогли восстановить прежний диаметр после снятия усилий. При этом среднее значене диаметра зерновки уменьшилось с 4.9 мм до 4.12 мм. Возможно в момент прохода семядолей между дисками (рабочий зазор 4.5 мм) происходило сжатие оболочки до 3.79мм без ее полного отслоения от семядолей, а после выхода из рабочей зоны машины оболочка восстановила свои размеры до среднего значения (4.9 мм).
Оболочка шарообразной формы. В процессе обкатывания по поверхностям дисков шелушителя некоторые створки оболочек объединяются в шарообразную форму, достаточно плотную. После приложения усилий сжатия они дополнительно разрушились. В некоторых из них находились частицы ядра. Средний размер оболочки шарообразной формы до сжатия составил 4.38 мм, в момент сжатия – 2.73 мм, а после снятия усилий сжатия размер восстановился до 3.0 мм.
Створки оболочки и растрескавшаяся оболочка с закрепленными в них частями ядра. Среднее значение диаметра оболочки с крупными частями ядра составило 4.59 мм. При прохождении через рабочий междисковый зазор (4.5 мм) оболочка могла сжаться. При этом ее диаметр мог уменьшиться до размеров меньших, чем рабочий зазор. Нами установлено, что в момент приложения усилий сжатия оболочка дополнительно растрескивается. Причем после снятия усилий сжатия оболочка незначительно восстаналивала свои прежние размеры (3.75 мм). Некоторые, удерживаемые ею семядоли и другие части ядра, при незначительном сдвиговом усилии высвобождались из створок.
Целые обрушенные зерна люпина. Определение диаметра целых зерен проводилось в массе навески путем замера штангенциркулем их меньших значений и составило 4.07 мм. На наш взгляд, отслоение оболочки произошло за счет микроудара зерновок между дисками и межзернового трения.
Семядоли без оболочки. Перед шелушением исходный материал партии предварительно не делился на мелкую и крупную фракции. Проходя через междисковый зазор, зерновки кололись, в основном, на целые семядоли различного диаметра, соответсвующие размерам исходного зерна различной крупности. В шелушеной массе одной из проб таких семядолей было обнаружено 92,88 % со средним диаметром 4.3 мм. Полученное значение среднего диаметра семядолей при выделении их ситовым методом из шелушеной массы на решетах с круглыми отверстиями для практических целей не представляет интереса. Поэтому из обрушенной массы люпина была отобрана навеска, в которой проведены измерения толшин содержащихся в ней семядолей. Среднее значение толщины семядоли составило 2.55 мм. Значения толщин находились в пределах от 1.9 мм до 3.0 мм, что позволяет ситовым методом без труда выделить их из общей шелушоной массы с последущей пневмоаспирацией готовой продукции (проходовая фракция). При этом в сходовой фракции перерабатываемой партии обнаружены:
— «недоруш» (среднее значение диаметра – 4.25 мм),
— целое зерно с частично отслоившейся оболочкой (среднее значение диаметра – 4.47 мм),
— семядоли в оболочке (среднее значение диаметра – 4.9 мм),
— оболочка шарообразной формы (среднее значение диаметра – 4.38 мм),
— створки оболочки и растрескавшаяся оболочка с закрепленными в них частями ядра (среднее значение диаметра – 4.59 мм),
— целые обрушенные зерна люпина (среднее значение диаметра – 4.07 мм).
а) б) в)
Рисунок 2. Фото некоторых компонентов шелушоной массы: а- «недоруш», б- целое без оболочки ядро, в- семядоли
На основании результатов анализа компонентов шелушеной массы, прошедшей через междисковый зазор Дискового Шелушителя Люпина ДШЛ-500д, сделаны выводы:
— если принято решение о шелушении исходной массы без предварительного разделения на фракции (крупную, мелкую), то по результатам пробного шелушения уменьшается или увеличивается междисковый зазор до получения приемлего результата по «недорушу» мелких зерновок или по переизмельчению крупных,
— семядоли могут быть выделены из смеси компонентов шелушоной массы ситовым методом на штампованных ситах с прямоугольными отверстиями, расположенными так, чтобы их продольная ось совпала с направлением движения продукта,
— в сходовой фракции находятся компоненты с оболочкой различной прочности, как правило, расстрекавшейся, поэтому сходовую фракцию целесообразно направить в полировальную машину, где большая часть оболочки пзмельчится, высвободив семядоли и частицы ядра,
— из частично или полностью разрушенной оболочки семядоли или их части удаляются путем приложения незначительных сдвиговых усилий. Хороших результатов можно добиться, используя Агрегаты Сортировально-Полирующие (Производитель – г. Новочеркасск, ООО «АГРОПРОДМАШ») порционного действия или обоечные, щеточные машины непрерывного дествия,
— прохождение зерновки диаметром меньшим размера междискового зазора «недоруш» неоправданно загружает рабочую камеру, что приводит к фактическому снижению производительности шелушителя, поэтому целесообразно мелкое зерно отсортировать на начальной стадии процесса переработки люпина в подготовительном отделении,
— при обнаружении в шелушеной массе большого количекства «недоруша» технолог принимает решение об уменьшении междискового зазора, а при наличии переизмельченного ядра рекомендует зазор увеличить.
Таким образом, технологический процесс шелушения люпина узколистного протекает при выполнении следующих технологических операций:
— в заготовительном отделении удаляются камни и металлопримеси, а на ситовом сепараторе одновременно с удалением иных примесей разделяется исходный материал на две фракциии – мелкую и крупную,
— каждую из полученных фракций перерабатывают отдельно на шелушителях ДШЛ-500д с соответсвующим междисковым зазором,
— готовая продукция подвергается пневмоклассификации для удаления мелких и легких фракций.
В ряде случаев мелкую фракцию узколистного люпина целесообразно не шелушить, а направить на переработку в крупу и кормовые отходы. С этой задачей успешно справляются Дробильно-Крупоотделяющие Машины (ДКМ-1м и ДКМ-2м).
Литература:
- Шелушение и фракционирование узколистного люпина
А. Перов, канд. техн. наук, ГНУ ВИЭСХ;
С. Зверев, д-р техн. наук, С. Смирнов, канд. техн. наук, ГНУ ВНИИ зерна. «Комбикорма». – 2014. – №2. – С.43-44. - Филин, В.М. Шелушение белого люпина на машинах малой производительности /В.М. Филин, С.В. Зверев // Комбикорма. — 2014. — № 7-8. — с. 48-50.
Приложение:
Фото целого шелушоного зерна люпина узколистного
Фото. Оболочки зерна с оставшимися в них после шелушения семядолями
Фото. Семядоли люпина узколистного после шелушения на ДШЛ-500д
Масса и полученная на ДШЛ-500д, разделенная на фракции:
Фото. Горох шелушеный на ДШЛ-500д, прошедший сепарирование (сход 4мм, проход 4мм, проход 3мм).
Фото. Соя шелушеная на ДШЛ-500д, прошедший сепарирование (сход 4мм, проход 4мм, проход 3мм).