Измельчениe зерна и компонентов комбикормов

Можно только посочувствовать нашим предкам и племенам ныне живущим вдали от цивилизации, которые осуществляют эту операцию вручную. Исключением в необходимости измельчения являются комбинированные корма для некоторых видов птицы.

Какие же цели измельчения?

1. Увеличение площади поверхности частиц для лучшего усвоения животными
При размоле внешняя поверхность частиц корма многократно увеличивается по сравнению с неизмельченным кормом, а их толщина уменьшается. Соответственно, улучшаются условия переваривания корма и его всасывание в желудочно-кишечном тракте.

2. Улучшение транспортировки некоторых ингредиентов
Некоторые ингредиенты поступают на предприятия для производства комбикормов в непригодном для транспортировки по маршрутам виде. К таким могут быть оттеснены жмыхи масличных культур и сушеная мелкая рыба. Также изначально-непригодными являются кости и другие продукты забойных предприятий, мел, известняк и ракушечник, а также ракушки, которые должны измельчаться сразу на предприятиях, которые их отгружают.

3. Улучшение характеристики смешивания
Для повышения однородности при перемешивании сухих веществ, важно, чтобы частицы были соразмерной величины. Подробнее об этом мы будем говорить в уроке, посвященном технологической операции смешивания.

4. Улучшение качества гранул при экструдировании и грануляции
В соответствующих разделах мы подробнее остановимся на этих процессах. Сейчас же достаточно понять, что неизмельченные продукты практически невозможно спрессовать в одно целое, в гранулу. Или же эта гранула будет очень хрупкой.

5. Удовлетворение требований клиентов
Выше мы говорили, что некоторые виды комбикормов могут не нуждаться в измельчении. Но, если клиент в силу своих представлений желает этого, производитель должен с этим соглашаться.

Оценка степени измельчения кормов

Оценивают, как правило, размер и процентный состав различных по величине частиц по остатку на ситах. Для этого просеивают измельченную навеску на лабораторных ситах с различными отверстиями, а затем на лабораторных весах взвешивают остаток на каждом сите.

На практике пользуются терминами: мелкий (тонкий) помол, средний и грубый.

Для птицы лучше грубый помол, если вы кормите ее негранулированным кормом. И достичь этого не так просто, как кажется на первый взгляд. (см. раздел «Молотковые дробилки»).

Для КРС и свиней, в принципе, достаточно среднего помола. Однако, порой технологи по кормлению свиней ставят требования для тонкого помола. Если Вы опытный животновод и следите за отдачей от кормов, Вы хорошо знаете эту процедуру — исследование кала Ваших животных на предмет непереваренного зерна. И, если такое случается, надо ставить требование перед производителем кормов о необходимости более тонкого помола.

Когда речь идет о производстве экструдированных кормов для рыбы, или петфудов — кормов для собак и кошек, — то, однозначно, нужен тонкий помол. Чем тоньше, тем лучше. Также тонкий помол нужен при производстве гранулированных кормов на матрицах с малыми отверстиями (2 … 2,5 мм), которые обычно производят как престарты (престартеры) для поросят.

Виды дробилок

Измельчение зерна может осуществляться за счет перетирания, удара, раздавливания или сочетания этих процессов. Очевидно, что старыми методами помола были раздавливание зерна на камне (в ступе) и растирание на жерновах. Также пишут, что археологи раскопали древние каменные вальцы, которым несколько тысяч лет. Ну а безподпорное измельчение ударом (молотковые дробилки) появилось достаточно недавно, когда человек изобрел машины, которые могут вращать валы с большой частотой.

Исходя из этого, по виду измельчающих рабочих органов различают молотковые, дисковые и вальцовые дробилки.

Молотковые дробилки
Наиболее распространены в комбикормовой промышленности молотковые дробилки. Вероятно, что этими дробилками измельчается более 95% всего фуражного зерна в мире.

Они могут быть в различном исполнении, разной конструкции, но все они имеют такие рабочие органы:

1. Вращающийся ротор с молотками. (Обязательно).
2. Измельчающая камера из прочного решета. Реже рифленая дека.

Обычно вращающийся ротор расположен на горизонтальном валу — это классическое исполнение молотковых дробилок. Также существуют варианты с вертикальным валом и горизонтальным вращением молотков. Эти дробилки имеют несколько существенных преимуществ.

Есть два пути подачи продукта в камеру измельчения классической дробилки:

1. Верхний
2. Боковой (обычно, пневматический)

В пневматических дробилках используется принцип радиального вентилятора, в котором с торца ротора образуется сильное разрежение, которое позволяет «засосать» зерно по трубе с расстояния 4 … 8 м. По сути это засасывающе-дробильно-метательная машина, дающая возможность обойтись без транспортеров вокруг себя .

Недостатки таких дробилок:

1. Повышенная энергоемкость помола. Пневмотранспорт всегда очень энергозатратный.
2. Быстрый износ метательных лопаток, что приводит к дисбалансу ротора и необходимости квалифицированного ремонта и балансировки.
3. Меньшая производительность помола, особенно при «засасывании» с дальних расстояний.
4. Неравномерная подача зерна на ротор, что приводит к большей изнашиваемости сита и молотков на участке, близком к диску.
5. Вообще, следует запомнить, что по износу и поломкам дробилки данного типа примерно вдвое уступают классическим.

Классические молотковые дробилки могут быть с узким или длинным ротором. Чем длиннее ротор при одинаковом его диаметре, тем больше площадь решет, и тем больше производительность дробилки. Однако, при увеличении длины ротора появляются дополнительные трудности в обеспечении равномерной подачи материала. Таким образом, над мощными дробилками устанавливают специальную машину — питатель, задачей которого является оптимальная загрузка измельчающей камеры.

Мощность электродвигателя 250 кВт, рассчитана на производительность 30 т/ч при измельчении пшеницы на решетах с диаметром отверстий 4 мм

Выше мы уже упоминали о дробилках с вертикальной осью вращения. Они имеют высокую производительность, меньшие энергозатраты и равномерный помол по сравнению с дробилками классического типа. Достигается этот результат за счет большей площади решет, а именно, наличия нижнего горизонтального решета. Когда мы будем рассматривать условия прохождения частицы через решето, Вам станет понятнее. Но, как всегда, вместе с преимуществами есть и свои недостатки: здесь нижние молотки изнашиваются быстрее, чем верхние, поэтому этот момент требует пристального внимания и, очевидно, больше времени на обслуживание.

Молотки

Молотки могут быть закреплены жестко и свободно вращаться на осях (на пальцах). Частота вращения ротора находится в широком диапазоне от 800 до 3000 об/мин. Молотки, которые свободно висят на осях, при разгоне вытягиваются как струна за счет высокой центробежной силы. И, по сравнению с жестко закрепленными, имеют преимущества при ударе.

Чаще всего ротор вращается с частотой вала электродвигателя 800, 1000, 1500, 3000 об/мин

Но правильнее говорить не о частоте вращения, а о линейной скорости V = ω r,

где V — линейная скорость, м/с;

ω — угловая скорость, рад/с;

r — радиус вращения, м.

Желательно посчитать и знать реальную скорость ваших молотков. Из этого можно сделать много полезных заключений.

Линейная скорость молотков может быть от 1800 до 7000 м/мин

Обычно считается, что скорость молотка должна быть около 100 м/с (в 3 раза меньше чем скорость звука).

Настройка и замена молотков

Молотки могут работать в 4 положениях.

Изношенные молотки можно сначала перевернуть на 180°, а затем повторить эти же операции на другом отверстии.

Современные молотковые дробилки для солидных заводов оснащены системой реверсивных пусков. Так, каждый следующий запуск осуществляется в противоположном направлении, что обеспечивает равномерный износ молотков на одном отверстии и экономит время на обслуживание дробилки.

Срок службы молотка с укрепленной гранью в 4 раза больше чем обычного.

Схема 1. Пример износа молотков
а) – новый; б) — изношенный

Схема 2. Характер износа молотков

Замена молотков

Операция замены молотков не столь проста, как может показаться на первый взгляд. На каждой оси масса молотков должна быть, примерно, одинаковой. Также молотки должны быть правильно размещены на каждой оси, особенно на дробилках с длинными барабанами. Ошибки при наборе молотков приводят к сильным вибрациям, а иногда и к разрушению рамных конструкций.

При достаточно простой конструкции молотков, как таковых, есть определенные требования к стали, из которой они изготовлены. Обычно, это не просто — нарезать металлическую полосу и просверлить в ней отверстия. Срок службы таких молотков вас сильно разочарует, а простои от обслуживания обойдутся очень дорого. Я рекомендую устанавливать как можно более качественные молотки, даже если они будут стоить дороже.

У меня был в свое время замечательный опыт эксплуатации молотковой дробилки в Экваториальной Африке. Там на заводе, из-за отсутствия качественной очистки сырья, молотки выходили из строя очень быстро. А поставки от завода-изготовителя задерживались из-за удаленности. Мне пришлось наладить их собственное производство. Только я делал наваривание ударной части молотков чугунным электродом, а затем правильно балансировал их на осях. Те молотки работали даже дольше, чем оригинальные. Но, без необходимой квалификации персонала я не советую этого делать.

Схема 3. Пластинчатые, прямоугольные, ступенчатые молотки

Молотки бывают пластинчатые, прямоугольные, ступенчатые. Назначение: универсальные. Такие молотки устанавливают в молотковых дробилках с ситами.

Схема 4. Молотки массивные, Г-образные
Молотки массивные, Г-образные. Назначение: для грубого измельчения сырья минерального происхождения, прессованных видов сырья, жмыха, крупно кусковых продуктов. Устанавливают в молотковых дробилках с колосниковой декой вместо сита.

Схема 5. Молотки массивные П и Т-образные.
Назначение: для сверхтонкого измельчения. Устанавливают в молотковых дробилках без сит.

Поверхность молотка должна быть твердая, но сердцевина мягкая. Перекаленные молотки разлетаются от удара о посторонние предметы.

Теория помола

Схема 6. Движение частиц внутри измельчающей машины

В дробилке процесс измельчения происходит следующим образом. Продукт, поступающий в камеру измельчителя, захватывается молотками и доставляется в нижнюю часть, которая является зоной измельчения. Это происходит на очень коротком участке вращения.

Молотки постоянно вращаются, измельчают и разгоняют продукт, который движется слоем по ситу, но его скорость меньше, чем скорость концов молотков. Верхняя часть материала передвигается под действием молотков с большой скоростью, внешняя часть материала замедляется благодаря трению о сито. Скорость последующих слоев уменьшается по мере увеличения расстояния от центра. Измельченные частицы под действием центробежных сил продвигаются через слой, разрыхленный молотками, к ситу.

Скорость частиц, движущихся по ситу, должна быть такой, чтобы частица могла пройти через отверстие. Когда скорость слоя, находящегося близко к ситу, очень большая, частицы продолжают проходить мимо отверстия, вызывая износ молотков, нагревание и дополнительное разрушение материала. Скорость частиц уменьшается за счет сопротивления трения до тех пор, пока под действием центробежной силы частицы не проходят через отверстия.

Есть два обязательных условия прохождения частицы через отверстие решета. При отсутствии хотя бы одного из них частичка продолжит находиться в камере измельчения, воспринимать удары молотков и разрушаться:

1. Поперечный размер частицы должен быть меньше диаметра отверстий.
2. Частица должна находиться на решете, а не на слое продукта.

В некоторых новых дробилках за решетом создают разрежение, чтобы облегчить прохождение частиц через сито. В этом случае производительность увеличивается, процент пылевидной фракции уменьшается. Это может быть полезным при производстве рассыпных кормов для птицы. Однако, и это не все средства, которые успешно применяют для решения проблемы чрезмерной пыли.

Заполнение пространства камеры молотками зависит от количества и толщины молотков. Уменьшение толщины молотков с 8 мм до 3 мм повышает производительность дробилки на 15%. Тонкие молотки лучше измельчают зерно, но их срок службы меньше.

Схема 7. Движение частиц внутри измельчающей машины
Кривая Гаусса (кривая нормального распределения)

Потери влажности сырья при помоле

От удара зерно дробится и перемещается к периферии, где его скорость уменьшается. От трения, дробления и изменения направления скорости зерно нагревается на 5-10 ° С, а также теряет 1% влажности по массе. При любом помоле зерно теряет влажность. Это стоит обсудить подробнее.

Существует три основных схемы “обвязки” дробилки:

Схема 8. Послепомольная транспортировка зерна

Вот некоторые особенности каждой из этих схем:

1. Здесь нужно следить, чтобы зерно не оставалось долго, потому что оно нагрето и потери влажности от транспортировки составляют 0,1%
2. Потери влажности — 0,22%
3. Потери влажности — 0,95%.

Потери влажности добавляются к потерям при измельчении.

Решета

Чем толще лист, из которого они изготовлены, тем решето долговечнее, хотя производительность помола падает. Тонкость помола пропорциональна расстоянию между остриями молотка и решетом. Оптимальным считается зазор 8 мм.

Наибольшее влияние на тонкость помола имеет диаметр отверстий сит. Но на решетах с диаметром менее 3 мм производительность помола падает в квадратичной зависимости.

Это нужно внимательно учитывать при производстве пэт-фудов и экструдированных рыбных кормов. У меня был такой опыт: молотковая дробилка мощностью 45 кВт, которая при работе с ситами с отверстиями 4 мм имела производительность 6 т/ч — при установлении сит с отверстиями 1 мм ее производительность упала до 200..300 кг/час. Это больше, чем в 20 раз! Я был потрясен, поэтому пришлось немедленно перерабатывать всю линию, чтобы обеспечить необходимую производительность помола.

Производительность дробилки

От чего зависит производительность помола? Я попытался расставить параметры в порядке их значимости:

• Диаметр отверстий сита;
• Скорость молотков;
• Состояние молотков;
• Разрежение за ситом;
• Влажность продукта и другие его характеристики;
• Толщина молотков;
• Состояние решета;
• Расстояние между молотками и решетом;
• Скорость подачи материала (сначала производительность растет, а затем падает).

Порядок действий пари настройке дробилки

1. Проверить целостность конструкции, состояние изношенности молотков, целостность сит и почистить магниты
2. Проверить зазор между молотком и решетом (оптимальный зазор 8 мм)
3. Запустить дробилку без подачи продукта
4. Отрегулировать подачу продукта до желаемой загрузки по амперметру
5. Проверить на отсутствие утечки и выдувания зерна, отсутствие вибраций и необычных шумов
6. Проверить качество помола, в том числе на ситах
7. Посчитать потери влажности.