Спецможливості
Техніка та обладнання

Аналіз зер­но­очис­них се­па­ра­торів для су­час­них еле­ва­торів

22.06.2017
1095
Аналіз зер­но­очис­них се­па­ра­торів для су­час­них еле­ва­торів фото, ілюстрація

Збільшення виробництва зерна в Україні є одним з актуальних завдань сільськогосподарського виробництва. Серед основних його етапів - післязбиральна обробка, що полягає в очищенні, сушінні та зберіганні зерна. Післязбиральна обробка в його собівартості становить близько 40%, а в затратах праці - понад 50%. У зв'язку з цим післязбиральна обробка та зберігання зерна є невід'ємною і важливою складовою сільськогосподарського виробництва.

 

 

Під час зберігання зерна відбуваються великі втрати. У передових країнах-зерновиробниках (Канаді, США, Австралії) ці втрати сягають близько 7-8 %. Втрати у країнах «третього світу» становлять ледь не чверть зібраного врожаю, а, за даними ФАО, в окремих країнах ця цифра сягає 30 і навіть 50%. В Україні, як вважають фахівці, втрачається щонайменше 15%. У перерахунку на натуральні показники - це близько 5 млн т зерна.

Необхідність очищення зерна

Свіжозібране зерно (зерновий ворох) надходить на приймальні та переробні підприємства з домішками - зерном не основної культури, частинками соломи й колосків, половою, насінням бур'янів, піском, грудочками ґрунту тощо. Домішки погіршують якість продовольчого та насіннєвого матеріалу, ускладнюють його зберігання. Несвоєчасне й неякісне очищення насіннєвого матеріалу призводить до підвищення його вологості, самозігрівання, пліснявіння, погіршення посівних і товарних якостей тощо. Післязбиральна обробка зерна передбачає його очищення, сортування і сушіння з доведенням його показників до базисних кондицій. Під час переробки на готову продукцію зерно додатково очищають від домішок і сортують за розмірами (крупністю) на фракції.Сепаратор БСХ-300 Хорольського механічного заводу

Попереднє очищення зерна є однією з найважливіших технологічних операцій його післязбирального обробітку в системі підготовки зерна до зберігання. Після збирання і виділення з вороху  зерновий матеріал є сумішшю зерна основної культури та до 15% зернових домішок - пошкодженого й недозрілого, що вразливіше до дій  шкідливих організмів, сторонніх культурних рослин, бур'янів, а також різноманітних домішок мінерального й органічного походження. Окремі домішки в партіях зерна мають вищу вологість (в 1,5 разу й більше), ніж саме зерно. До того ж, їх часто уражають мікроорганізми. Це призводить до швидшого зігрівання забруднених партій зерна і, як наслідок, вищих його втрат. Крім того, домішки призводять до утворення ущільнених шарів у штабелі зерна, що за недостатнього вентилювання швидко псується. Попереднє очищення зерна дозволяє виділити з отриманого на сушіння зернового вороху грубі, соломисті легкі домішки бур'янів із високою вологістю (до 40% і більше), що знизить вологість зерна до висушування на 1-2 %. Це, в свою чергу, дозволяє зменшити витрати палива в процесі сушіння.

Засміченість зернового матеріалу, що надходить на післязбиральну обробку, становить 4-8%, але може сягати 10-15% зернової домішки, зокрема сміттєвої домішки 3-5%.

Якість зерна при зберіганні зі збільшенням кількості домішок істотно знижується. Так, при зберіганні жита вологістю 16,7% без домішок тривалість до появи плісняви становить 68 діб, а при забрудненні домішками в 10% цей термін скорочується до 6 діб. Навіть зберігання зерна вологістю до 15%, що не пройшло попереднього очищення від домішок, особливо дрібних, сприяє значному зниженню його якості.Сепаратор БСХ-100 Хорольського механічного заводу

При зберіганні зерна в неочищеному вигляді, за наявності в ньому шматочків стебел, листя і насіння бур'янів підвищеної вологості, вологість його швидко підвищується на 2-4%. Найбільш інтенсивно зростає вологість в перші 6 год. після збирання. Тому обов'язковим є очищення засміченого зерна одразу після його надходження на елеватор. Його повинні проводити за допомогою машин, що дозволяють виділяти домішки високої вологості.

Процес післязбиральної обробки зерна на сучасних елеваторах передбачає попереднє очищення, сушіння вологого зерна, зберігання, доочищення сухого (або підсушеного) зерна з доведенням до необхідних кондицій перед відправленням, а в деяких випадках - ще й міжопераційне зберігання.

У собівартості виробництва зерна частка очищення і сортування при післязбиральній обробці не перевищує й 10%. Та відмова від цих операцій або неякісне виконання їх призводить до великих втрат, вартість яких може значно перевищувати ціну витрат на їх проведення.

Види зерноочисних агрегатів

Кожен вид домішки видаляє певний різновид машин. Основу зерноочисних агрегатів становлять повітряно-решітні сепаратори, що використовують для попереднього очищення і часткового сортування зерна. Вони мають повітроочисні й решітні системи. Ці машини працюють при мінімальних витратах енергії порівняно з повітряними системами і трієрними блоками.

Повітряно-решітні сепаратори розподіляють зернову суміш за двома ознаками - розмірами (шириною й товщиною) і швидкістю витання компонентів. Поєднання в одній машині решітного й пневмосепаратора покращує ефективність очищення, дає можливість використовувати один механізм розподілу зернового потоку за шириною сепарувальних органів машини - пневмоканалах і решетах.

Схеми компонування повітряно-решітних сепараторів різноманітні. Найбільш поширеною є схема, при якій повітряне очищення передує очищенню на плоских решетах. Наявність у матеріалі домішок, що виділяються решетом, майже не впливає на роботу пневмосепаратора, але ефективність роботи решет після знімання легких домішок істотно підвищується. Таку схему компонування використали в сепараторі БСХ-300 Хорольського механічного заводу (рис. 1).

Існують схеми, де пневмосепаратор встановлюють після решітного стану. Ці схеми застосовують у машинах вітчизняних і зарубіжних фірм або малої продуктивності чи для попереднього очищення зерна, де встановлені плоскі решета з великими отворами. Прикладом може бути сепаратор БСХ-100 Хорольського механічного заводу (рис. 2).

Зустрічаються технологічні схеми дворазового очищення зерна повітряним потоком після решета й до нього, наприклад, у машинах типів А та V німецької фірми PETKUS (рис. 3).

Сепаратор розділяє зернову суміш на ситах за товщиною і шириною компонентів та за їхніми аеродинамічними властивостями. Розділення виконується послідовно. Спочатку зерно очищається від легкої домішки (пилу, полови) повітрям у пневмосепараторах на виході з бункера, а потім просіюється на плоских решетах, де видаляються великі і дрібні домішки. Відсортоване зерно додатково провіюється висхідним повітряним потоком в аспіраційному каналі на виході із сепаратора.

Зі зміною конструктивних особливостей елеваторів закордонні та вітчизняні виробники почали розробляти нові види обладнання - зернові сепаратори барабанного й роторного типів. Так, наприклад, Карлівський машинобудівний завод розробив сепаратор барабанного типу КБС (рис. 4), продуктивністю 100-175 т/год, який є аналогом сепаратора фірми MAROT. ТОВ «ОЛІС» (м. Одеса) освоїло виробництво широкого типорозмірного ряду сепараторів барабанного типу ЗСО ЛУЧ, продуктивністю від 25 до 300 т/год (рис. 5).Сепаратор V-15 німецької фірми Petkus

Аналогічні сепаратори випускаються і закордонними виробниками. Особливими відмінностями барабанних сепараторів є менші динамічні навантаження на вузли порівняно із сепараторами з плоскими решетами, тихохідність, відсутність шуму та вібрації. За принципом дії сепаратори барабанного типу суттєво не відрізняються, відмінним є лише конструктивне виконання деяких вузлів. Такі сепаратори можуть використовуватися для попереднього очищення зерна і його первинного і вторинного очищення. Сепаратори КБС та ЗСО ЛУЧ обладнані аспіраційними каналами, що дозволяє виділяти легкі домішки із зернової маси на вході в машину. Закордонними виробниками сепараторів барабанного типу є фірми DENIS (Франція), MAROT (Франція), Mulmix (Італія), Spomasz (Польща).

Окремо слід виділити роторний сепаратор Prof SEED німецької фірми RIELA (рис. 6). Він складається із пневматичного сепаратора й набору барабанних вертикально розміщених решет. Забруднене зерно (1) через роздільник (2) подається на барабани, які складаються з внутрішнього та зовнішнього решет (3). Вони працюють за принципом планетного руху, тобто обертаються навколо своєї осі й одночасно навколо вісі машини. Під дією відцентрової сили зерно відкидається на зовнішні решета. Більші домішки затримуються на внутрішніх (4), а дрібніші - на зовнішніх (5). Потім очищене зерно каналами (6) потрапляє до вивідних отворів (7). Звідти очищений матеріал проходить через повітряний сепаратор AIR SEED (8), де легкі частинки й пил відсмоктую вентилятор (9) у циклон або ємність для сміття, a чистий матеріал виводиться із сепаратора через канал (10).Сепаратор Р8-БЦСМ-50

Одним із способів інтенсифікації процесу сепарування зерна є використання додаткового силового поля при вібраційному й обертальному рухах робочих органів. Такий спосіб використовується в зернових сепараторах барабанно-вібраційного типу А1-БЦСМ-100 та Р8-БЦСМ-50 (рис. 7). Робочий орган сепарувального блоку - вертикальне циліндричне решето, що обертається навколо вертикальної осі з коливальними рухами. На внутрішню поверхню решета подається зерновий матеріал. Завдяки дії відцентрових сил частки, менші за розміри отворів решета, проходять їх, а великі - поступово опускаються вниз, де відводяться шнеком або іншими транспортними пристроями. У вертикальному циліндричному решеті поле відцентрових сил інерції розподіляється рівномірно на всій поверхні, а круговий зсув зернового шару в період усталеного його руху не відбувається. Щоб матеріал не «прилипав» до решета й відбувалося відносне переміщення зернового шару його поверхнею, додатково застосували механізм вібрації ситового циліндра у вертикальній площині.Сепаратор КБС  барабанного типу

Завдяки конструктивним особливостям решета процес сепарування характеризується підвищеним травмуванням зернівок. Краї отворів решета при зворотно-поступальному чи обертальному рухах наносять мікропошкодження зернівкам, що негативно позначається на їх зберіганні й посівних властивостях. Це стає особливо важливим при підготовці насіннєвого зерна. Є й інші недоліки, спричинені конструктивними особливостями. Так, наприклад, інтенсифікація процесу просіювання на барабанно-відцентровому сепараторі обмежена певною величиною швидкості обертання циліндрів, при якій частинки матеріалу настільки сильно притискаються до поверхні, що зрушити їх з місця неможливо жодними додатковими зусиллями.

Поряд зі значним розмаїттям обладнання, що використовується на елеваторах для сепарування зерна, воно не завжди відповідає вимогам технології виробництва та часто має значну енерго- й металоємність. Тому перед керівниками підприємств постійно стоїть завдання підвищення ефективності використання парку обладнання та раціонального вибору при придбанні нових машин (табл. 1).Роторний сепаратор PROF-SEED німецької фірми RIELA

Для визначення показників технічної досконалості сепараторів вибрали два критерії: питома енергоємність (e, кВт год/т) та питома металоємність (m, кг/(т/год)). Їх визначали як відношення потужності приводу та маси машини до продуктивності (табл. 2).

Аналізуючи дані табл. 2, слід зазначити, що для сепараторів із плоским решетом критерій е та m змінюються у межах від 0,013 до 0,05 та від 10 до 34 відповідно, тоді як для барабанних машин - від 0,023 до 0,09 та від 16,7 до 29,0 відповідно. Барабанно-вібраційні та роторні сепаратори мають значно вищі значення питомої метало- та енергоємностей, що пояснюється особливостями їх роботи та будови. Проведений аналіз свідчить, що сепаратори із плоскими решетами домінують над іншими за порівнюваними критеріями.

Зважаючи на практичний досвід, зазначимо, що зменшення кількості домішок за один прохід через сепаратор більш ніж на 4% досягається на барабанно-вібраційному сепараторі. Цей показник для сепараторів із плоским решетом типу БСХ становить близько 4%, а для барабанного сепаратора типу КБС - не більш як 2%. Водночас кількість битого зерна після проходження зернового вороху через барабанно-вібраційний сепаратор збільшується на 2%, а при проходженні через сепаратори з плоским і циліндричним решетом - лише на 0,02-0,05%.

Висновки

Таким чином, враховуючи ступінь засміченості зерна та його фізико-механічні властивості, використання барабанно-вібраційних сепараторів буде доцільним для очищення насіння соняшнику, тоді як для зерна кукурудзи бажаним є використання барабанного сепаратора, а універсальними можна вважати сепаратори із плоскими решетами.

 

Ю. Сухенко, д.т.н., професор, В. Сарана, к.т.н., доцент,

Національний університет біоресурсів і природокористування України

 

Інформація для цитування
Аналіз зер­но­очис­них се­па­ра­торів для су­час­них еле­ва­торів / Ю. Сухенко, В. Сарана// Спецвипуск ж. Пропозиція. Зерно: від поля до елеватора / — 2016. — С. 16-20

 

 

Інтерв'ю
Марія Махновець (ліворуч), експерт з органічного трейдингу, на виставці BIOFACH, Нюрнберг, Німеччина, разом з експертами аграрного ринку - André Pilling та Марією Дідух (проект "Agritrade Ukraine")
Україна посідає 10 місце в світі з виробництва органічних зернобобових культур, по олійним та зерновим знаходиться на 6-й позиції. Основні напрямки експорту - Нідерланди, Німеччина, Великобританія,
 Стручков
В Україні практично відсутнє власне виробництво ЗЗР. Попит на цю продукцію задовольняється завдяки імпорту. Економічна криза спричинила збільшення фальсифікату засобів захисту рослин. 

1
0