Екструдери для зерна

Пропонуємо вашій увазі огляд ринку екструдерів для зерна. Сподіваємося, наш матеріал допоможе вам зробити вдалий вибір.

Ефективність використання комбікормів значною мірою визначається попереднім підготуванням зернових компонентів, які є основою комбікормів. Так, зерно бобових культур містить дуже багато цінного білка, зерно злакових культур - 50% і більше - крохмаль. Але, враховуючи позитивні та негативні властивості зерна, його варто вважати не кормом, а лише цінною сировиною для приготування кормів.
Підвищити перетравність білків, підготувати крохмаль до більш засвоюваної твариною форми, знешкодити шкідливі речовини для відчутного підвищення харчової цінності зерна можливо в разі застосування певних способів його підготування до використання.
 Найефективнішими виявилися термодинамічні способи, одним з яких є екструзія.
Екструзія - це складний фізико-хімічний процес, який відбувається під дією механічних зусиль і високої температури за умови наявності вологи. При цьому складні структури білків, вуглеводів, клітковини та крохмалю розпадаються на простіші, шкідлива мікрофлора знезаражується, а в бобових відбувається нейтралізація інгібіторів протеази, трипсину та уреази. Крім того, завдяки відчутному падінню тиску під час виходу розігрітої зернової маси з робочого органу екструдера, відбувається "вибух" (збільшення об'єму втричі-вчетверо), що робить екструдат доступнішим для впливу ферментів шлунка тварин. Змінними параметрами процесу екструзії є склад сировини та її вологість. А ще - в процесі екструзії можливо змінювати температуру робочого процесу, тиск, тривалість та інтенсивність обробки сировини. Технологією екструдування передбачається як справжня суха екструзія (екструдування за допомогою тепла, яке виробляється в процесі проходження екструдованого продукту в робочому органі екструдера), так і можливість використання для екструдування пари. Для цього екструдер може бути обладнаний камерою попередньої обробки сировини парою (кондиціонером). Використання пари подвоює продуктивність і зменшує спрацювання деталей робочого органу екструдера.
Для реалізації процесу екструзії застосовують шнековий екструдер, основним робочим органом якого є шнек спеціальної конструкції, що обертається в циліндричному корпусі. Це обладнання різних виробників різниться конструкційним виконанням елементів робочого органу, кількістю робочих камер, наявністю додаткових систем, які дають змогу розширити технологічні можливості екструдерів, конструкцією живильників, приводів тощо.

Пропозиції на ринку
Екструдери для зерна виготовляють фірми Wenger (США) - екструдери серії UP/C, Optima X тощо; Insta-Pro (США) - моделі 600, 2000 DB, 2500; Kahl (Німеччина) - екструдери ОЕЕ 8, ОЕЕ 2,15, ОЕЕ 3,23; Sprout-Matador (Данія) - екструдери серій 600, 900 та 1200; Farmet (Чехія) - екструдери серій Е 250, Е 500, Е 1000; Yemmak (Туреччина) - екструдер EXT 1000; Mujang (Китай) - моделі MY 150 x 2 і PHY 200 тощо. Ці машини мають високий технічний рівень, вони доволі енергонасичені (потужність встановлених електродвигунів становить від 50 кВт до 600 кВт), переважно обладнуються кондиціонером і кількома робочими органами одночасно. Залежно від моделей, продуктивність таких екструдерів становить від 365 кг/год (модель 600 фірми Insta-Pro), 8-20 т/год (екструдери серії 1200 фірми Sprout-Matador до 15-25 т/год (екструдери серії UP/C виробництва фірми Wenger (США) (табл. 1).
В Україні основними виробниками цього типу обладнання є ЗАТ "ЧеркасиЕлеваторМаш", яке виготовляє широкий типорозмірний ряд екструдерів для зерна під торговельною маркою BrontoTM продуктивністю від 150  до 1500 кг/год; НВФ "ВАКСАН" (м. Умань Черкаської області) є виробником екструдерів серії ЕЗ продуктивністю від 250 до 1000 кг/год; ПП "Лаврин" (Дніпропетровськ) пропонує на ринку екструдери серії ЕКЗ продуктивністю від 95 до 350 кг/год; ВАТ "Уманьферммаш" є виробником екструдерів ПЕС-250.
У господарствах України на сьогодні експлуатують також екструдери ПЕК 125х6, ПЕК 125х8С і ПЕК 125х8Ж виробництва ВАТ "УкрНДІПЛАСТМАШ" (Київ), установки УЕС-Ф-800У виробництва ВАТ "Пальмірське РТП" (Черкаська область) тощо.
Модельний ряд цих виробників представлено екструдерами продуктивністю від 30 кг/год до 1500 кг/год, що задовольняє потреби як фермера, так і великих сільськогосподарських підприємств.
Коротку технічну характеристику екструдерів для зерна вітчизняного виробництва наведено в табл. 2.
Фахівці УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого останнім часом провели тестування екструзійного обладнання майже всіх вітчизняних виробників (крім екструдерів виробництва ПП "Лаврин").

Конструкційні особливості
та принцип дії екструдерів
 Екструдери для зерна вітчизняного виробництва подібні за конструкцією та схемою виконання технологічного процесу, мають привід від електродвигуна (крім моделі ЕКЗ-130 виробництва ПП "Лаврин", що має привід від ВВП трактора) та складаються з таких основних вузлів (рис.): рама, привід робочого органу, дозатор, робочий орган та електрообладнання.
Рама є базою для монтажу вузлів і механізмів екструдера й являє собою зварну конструкцію.
Привід складається з електродвигуна, клинопасової передачі та привідного вала. Клинопасова передача закрита захисним кожухом.
Дозатор призначено для рівномірного подавання зерна в робочий орган. Він складається з приймального бункера, оснащеного заслінкою, вібролотка, встановленого на пружинних стійках, електромагніта й підставки.
Робочий орган складається зі шнекового вала й корпуса, а корпус - із кількох камер, при цьому камери з'єднуються між собою скобами (хомутами), а шнековий вал розділено конусними шайбами відповідно до кількості камер.
Шнековий вал з'єднано з привідним валом за допомогою загартованого пальця, що є одночасно запобіжним елементом у разі позаштатної ситуації. Йому надають обертання через клинопасову передачу.
Корпус закінчується головкою з конусом, в якій встановлюються змінні насадки з різними вихідними отворами.
Електрообладнання призначено для дистанційного керування електроприводом екструдера й міститься в шафі керування робочим процесом.
Екструдери встановлюють на твердій основі та прикріплюють до неї анкерними болтами.
Характерними особливостями конструкції робочої частини екструдерів є те, що камери та шнеки змонтовано відповідно до поставлених технологічних завдань. Вирізняють завантажувальну камеру, в яку вводять сировину й різні добавки, закриті камери з отворами для вимірювання температури й тиску, а також для введення рідких добавок і відбору проб. На шнеки можна встановлювати різні елементи, що дає можливість створювати додатковий опір переміщенню продукту й перемішувати його в процесі переміщення.
Робочу частину екструдера, з урахуванням послідовності виконання технологічного процесу, можна умовно розділити на три зони:
I - зона прийому сировини; II - зона пластифікації і стискування; III - зона випресовування продукту.
Є ціла низка конструкцій робочої частини шнекових екструдерів:
1. Одинарні шнеки: циліндричний шнек із постійним кроком; циліндричний шнек із змінним кроком; наявність гвинтової лінії у кожусі шнека; конічний шнек; конічний шнек з кроком, що зменшується до виходу з екструдера.
2. Здвоєні шнеки, що не входять у зачеплення: шнеки, що обертаються в одному напрямку; шнеки, що обертаються в різних напрямках.
3. Здвоєні шнеки, що входять у зачеплення: шнеки, що обертаються в одному напрямку і самоочищуються; шнеки, що обертаються в різних напрямках й частково самоочищуються.
У комбікормовій промисловості здебільшого застосовують одношнекові екструдери з циліндричною формою шнека з постійним кроком.
Технологічний процес роботи екструдерів такий: після вмикання електродвигуна привода машини та роботи її в холостому режимі 0,5-1 хв у приймальний бункер завантажують зерно, призначене для переробки. Під час відкривання шиберної заслінки бункера зерно надходить у вібролоток дозатора. При цьому регулятор швидкості подання зерна вібролотком до робочого органу екструдера спочатку виводиться в положення повільного подавання, в якому він перебуває, допоки з вихідного отвора робочого органу не з'явиться екструдат і амперметр у шафі керування не зафіксує зменшення навантаження на електродвигун екструдера.
Після цього подання зерна збільшується, й регулятор подання встановлюється в положення, достатнє для забезпечення належної якості та продуктивності машини, не допускаючи при цьому перевантаження електродвигуна.
Із надходженням зерна до робочого органу та переміщенням його гвинтовою частиною останнього суміш подрібнюється, проходить теплову обробку завдяки дії сил тертя, нагрівається до належної температури й перетворюється у в'язко-тягучу масу. Готовий продукт витискається зовні через вихідний отвір у вигляді струменя або джгута.
Процес сухої екструзії триває менше 30 с. За цей час сировина встигає пройти кілька стадій обробки:
 теплову (залежно від виду сировини, здійснюється повна теплова обробка за температури 120...150°С, яка підвищує перетравність поживних речовин, поліпшує смакові якості продукту, пригнічує негативні властивості сировини);
 стерилізацію, знезараження (під дією температури й тиску хвороботворні мікроорганізми, наприклад сальмонели, повністю знищуються; токсини бактерій і активність грибків теж або повністю руйнуються, або пригнічуються до допустимого рівня);
 збільшення об'єму (відбувається внаслідок розриву стінок клітин (зокрема жирових), руйнування структури гранул і розриву молекулярного ланцюга крохмалю, що підвищує енергетичну цінність продукту);
 подрібнення, змішування (незважаючи на те, що частина сировини подрібнюється й перемішується перед подаванням в екструдер, у камерах робочого органу екструдера ці процеси тривають, допоки продукт не стає повністю однорідним);
   зневоднення (за 30 секунд перебування сировини в екструдері вміст вологи знижується на 50% );
 стабілізацію (високі температура й тиск нейтралізують руйнівну дію ферментів, які можуть спричинити, наприклад, згірклість продукту).
Регулювання температури робочого процесу та ступеня зірваності зерна здійснюється за допомогою змінних насадок з різними вихідними отворами.
Вмикають і зупиняють екструдер, регулюють продуктивність із шафи керування.
Залежно від місця встановлення екструдера, завантаження приймального бункера зерном оператор здійснює вручну або із зовнішньої системи подавання.
Серед вітчизняних екструдерів, які обладнано кондиціонерами, слід вирізнити екструдер Е-1500 виробництва ЗАТ "ЧеркасиЕлеваторМаш" для переробки різноманітних зернових і бобових культур.
Обробка вихідної сировини парою перед надходженням її в робочий орган дає змогу збільшити продуктивність екструдера до 1500 кг/год і більше з отриманням екструдату поліпшеної якості й значно меншими питомими витратами електроенергії, поліпшити форму гранульованої продукції та підвищити зносостійкість деталей робочого органу. На екструдері Е-1500 можна виробляти також гранульований рибний корм, корм для домашніх тварин і хижаків, що відповідає всім сучасним вимогам.
Технологічний процес екструдер Е-1500 виконує так: сировина вихідною вологістю від 12 до 25% за допомогою живильника надходить у змішувач-прекондиціонер (змішується та обробляється парою під тиском 0,6 МПа протягом 50 с). При цьому відбувається теплова обробка сировини (температура робочого процесу досягає 200°С), її стерилізація та знезараження.
Із змішувача-прекондиціонера сировина через проміжний бункер за допомогою живильника надходить до робочого органу. При цьому передбачено можливість уведення в підготовану сировину преміксів та добавок (у проміжному бункері). В робочому органі підготовану сировину протягом 30 с подрібнюють, змішують, піддають повторній тепловій обробці (до 90°С), зневоднюють (вміст вологи знижують на 50% від вихідної) та стабілізують. Готовий продукт витискається зовні через вихідний отвір у головці робочого органу.

І. Календрузь,
ст. наук. співробітник,
УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого
А. Бурилко,
заввідділу інженерно-технічного забезпечення Міністерства аграрної політики України