Статья о переработке люпина в журнале «Белый люпин»
Шелушение белого люпина в фермерских хозяйствах
Виктор Михайлович Филин, к.т.н., ООО «АГРОПРОДМАШ», г. Новочеркасск
Сергей Васильевич ЗВЕРЕВ, д.т.н., ГНУ ВНИИ зерна РАСХН, г. Москва
Интерес к белому люпину, как к альтернативному сое-источнику растительного белка постоянно возрастает и в настоящее время, учитывая зависимость страны от поставок сои из-за рубежа, становится актуальным. Соответственно активизируются работы по выведению новых сортов люпина и его переработке.
Многие регионы России с учётом урожайности и выхода белка с гектаразаинтересованы в выращивании и переработке именно малоалкалоидного белого люпина.При этом ряд потребителей предпочитаетзерно люпина с удалённой оболочкой, обосновывая это тем, что она составляет до 20% от массы зерна, состоит в основном из трудно усваиваемой клетчатки, снижающей содержание белка в готовом продукте. Технологическую операцию по удалению таких оболочек принято называть шелушением.
Степень шелушения люпина в кормопроизводстве во многом определяет качество готового продукта, его усвояемость животными и птицей.
Апробированное оборудование, например, вальцевые дробилки или дисковые шелушители ШИЗ-0,5 конструкции ГНУ ВНИИЗ РАСХН, предназначено для крупного производства. Оно обеспечивает производительность более 300 кг/час, что часто делает нецелесообразным его использование в фермерских и личных подсобных хозяйствах.
Разработка машин малой производительности для эффективного удаления оболочки семян белого люпина позволяет приблизить первичную переработку к потребителю белкового продукта или производителю зерна, обеспечить снижение потерь сырья, сохранить его ценные свойства.
Объекты и методы исследования
Имеющийся опыт производства крупы из ряда зерновых и зернобобовых культур, а также результаты проведенных экспериментов позволяет предложить для шелушения белого люпина дробильно-крупоотделяющие машины ДКМ-1м и ДКМ-2м (рис. 1).
Данные машины оснащены встроенными прямоточными пневмоклассификаторами, что делает их автономными [4]. Они не нуждаются в дополнительном оборудовании для разделения продуктов шелушения. Оболочки с мелкими фракциями (относы) накапливаются в циклоне, а крупные части ядра (крупка) поступают в накопительную ёмкость.
Технические характеристики дробильно-кру- поотделяющих машин типа ДКМ приведены в таблице 1.
Таблица 1
Технические характеристики дробильно-крупоотделяющих машин ДКМ
Технические характеристики |
ДКМ-1м |
ДКМ-2м |
Производительность |
110 |
220 |
по пшеничной крупе №2 и №3 |
||
при выравненное™ 82%, кг/ч |
||
Установленная мощность, кВт |
||
привод ротора |
3,0 |
5,5 |
вентилятор |
0,37 |
0,37 |
Габаритные размеры, мм |
||
длина |
110 |
125 |
ширина |
90 |
120 |
высота |
140 |
140 |
Масса (не более), кг |
75 |
90 |
Для оценки возможностей указанных машин при переработке белого люпина использовалось зерно сорта ‘Дега’, усреднённые геометрические параметры которого составляли:
ширина по большей стороне прямоугольника — 9,42 мм;
ширина по меньшей стороне прямоугольника — 8,94 мм;
толщина — 4,71 мм;
наибольшая диагональ -10,52 мм.
Максимальная толщина зёрен составила5.1 мм. Наименьшее количество зерна с толщиной 4,0-4,5 мм — 33,3%. Зёрна с толщиной 4,6-5.1 составили 66,7%.
Объём зёрен изменялся от 300 до 505 мм3. Наименьшее количество составили зёрна с объёмом 400-450 мм3— 11,1%, а также 500- 550 мм3 — 5,5%.
Общий вид белого люпина сорта ‘Дега’ дан на рис. 2.
Для шелушения в зависимости от необходимой фракции измельчения, устанавливается соответствующий ситовой барабан с диаметром отверстий от 3,0 до 9,0 мм.
Для определения степени измельчения целого люпина дробление проводилось без включения вентилятора встроенного пневмоклассификатора. При этом вся измельчённая масса поступала в бункер-накопитель. Полученная масса рассеивалась на комплекте лабораторных решёт.
Результаты исследований
Фракционный состав продуктов дробления целого люпина в ДКМ-2м относительно общей массы для рабочего ситового барабана с диаметром отверстий 7 и 9 мм дан в табл. 2.
Таблица 2
Фракционный состав продуктов дробления (сход) |
|||||
Диаметр отверстий сит в Д КМ-2м, мм |
Диаметр отверстий решёт, мм |
||||
Дно |
1,0 |
2,0 |
2,5 |
4,0 |
|
7 |
0,042 |
0,021 |
0,042 |
0,201 |
0,694 |
9 |
0,017 |
0,023 |
0,023 |
0,142 |
0,796 |
Выход крупки практически без оболочки и мучки за один проход составляет 69-72%.
На рис. 3 представлена калиброванная ядросодержащая фракция крупки (проход сита 3,0 мм, сход с сита 2,0 мм) измельчённого целого люпина (рабочий ситовой барабан с отверстиями 3,0 мм) без оболочки и мелких фракций.
Обсуждение результатов
Как видно, с увеличением диаметра отверстий ситового барабана машины ДКМ-2м увеличивается количество крупных частиц ядра с крупной оболочкой. Снижается количество мелких частиц (проход сита 2,0 мм — поддон). Если при измельчении в барабане с отверстиями 7,0 мм такой массы было 6,3 %, то в барабане с отверстиями 9,0 мм её стало 4,0 %. Причём с увеличением диаметра отверстий увеличивается производительность машины по крупе без оболочки. Например, при установке ситового барабана в ДКМ-2м от 3,0 до 9,0 мм производительность изменялась соответственно от 150 до 300 кг/ч.
При определении фракционного состава установлено, что каждая выделенная фракция наряду с ядром имеет некоторое количество оболочки. И чем мельче фракция, тем труднее в ней обнаружить визуально её частицы.
Определённую техническую сложность вызывает и разделение таких фракций на составляющие (ядросодержащие и оболочка). Затруднительно выделение оболочки из фракций, прошедших через сито с отверстиями5.1 мм, а также некоторого количества мелких частиц из сходовой фракции с сита 2,0 мм.
Поэтому в машинах ДКМ предусмотрена возможность мелкие ядросодержащие частицы (проход 2,0 мм — сход 2,0 мм) направлять в бункер-накопитель или в виде относа — в циклон. Соотношение компонентов регулируется за счёт изменения скорости воздуха в пневмоканале. Поворотом заслонки, установленной на входе вентилятора, оператор имеет возможность регулировать расход воздуха в пневмоканале, увеличивать или уменьшать общее количество относов и содержание ядра в них, а соответственно и оболочек в шелушённом продукте.
С увеличением расхода воздуха вначале уносятся лёгкие фракции, потом крупная оболочка с частицами ядра. Дальнейшее увеличение расхода воздуха (свыше 4,5 м/с) может привести к выносу в циклон вместе с оболочкой крупных частиц люпина. Производительность вентилятора позволяет поднять циклон на высоту до 2 м, что даёт возможность под циклоном устанавливать бункер для накопления и последующей расфасовки относов в крупную тару.
Как уже отмечалось, в циклоне накапливается масса, состоящая из крупной и мелкой оболочки, частиц ядра, крупки и мучки. Количество вынесенных частиц ядра с размерами меньше
5.1 мм во многом определяется расходом воздуха встроенного пневмоклассификатора.
Выводы
Таким образом, машины типа ДКМ оснащены встроенными прямоточными пневмоклассификаторами, что делает их автономными. Они не нуждаются в дополнительном оборудовании для разделения продуктов шелушения. Оболочки с мелкими фракциями накапливаются в циклоне, а крупные части ядра поступают в накопительную ёмкость.
Следует отметить, что при шелушении люпина методом удара (ситовой барабан с отверстиями 9 мм) целесообразно из общей массы перед шелушением выделить зерно с размерами по меньшей стороне прямоугольника менее 8-9 мм. Это снижает количество недорушенно- го и целого без оболочки зерна в шелушённой массе.
Применение автономных шелушителей люпина, использующих метод удара, способствует обеспечению фермерских и личных подсобных хозяйств компонентами комбикормов, а в перспективе и передаче шелушённого ядра на предприятия пищевой промышленности для производства высокобелковых продуктов глубокой переработки.
Литература:
1. Цыгуткин А.С., Зверев С.В. Белый люпин как сельскохозяйственная культура. Хранение и переработка зерна, 2014, №4.
2. Зверев C.B., Политуха О. В. Шелушение зерна белого люпина на вальцовых станках. Белый люпин, № 1, 2014.
3. Перов А.А., Зверев С.В., Цыгуткин А.С Дробление, шелушение и сепарация зерна белого люпина. Комбикорма, №6, 2014.
4. Патент №2203737. Дробильно-крупоотделяющая машина.