КЛАССИФИКАЦИЯ ЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Для разделения смеси зернистых материалов на фракции с узкими пределами размеров частиц применяют три вида классифи­каций:

· механическая, которая заключается в рассеве сыпучих материа­лов на ситах, решетах или других устройствах. При механической классификации через отверстия просеивающего устройства прохо­дят частицы материала (проход), размеры которых меньше разме­ров отверстий. Не прошедшие через сита куски или частицы (сход) направляются на дополнительное измельчение;

· гидравлическая классификация — разделение смеси твердых частиц на фракции в зависимости от скорости оседания частиц в жидкости;

· воздушная сепарация — разделение смеси твердых частиц на фракции в зависимости от скорости отстаивания частиц в воздухе.

Классификацию используют как вспомогательную операцию для удаления мелочи перед измельчением материала, а также при воз­врате крупных частиц материала на повторное измельчение и в качестве самостоятельной операции — для выделения готового про­дукта заданного фракционного состава.

Механическая классификация,которая также называется сепа­рированием (грохочением), применяется для разделения частиц раз­мерами от нескольких сантиметров до долей миллиметра. Класси­фикацию проводят на рассеивающих устройствах, называемых грохотами или сепараторами. Для рассеивания мате­риалов используют металлические или другие сита, решета из металлических листов со штампованными отверстиями, решетки из параллельных стержней — колосников.

Сита бывают с квадратными или прямоугольными отверстиями, имеющими размеры от 0,04 до 100 мм. Сита обозначают номерами, соответствующими размеру стороны отверстия сита в свету, выра­женному в миллиметрах или микронах.

Решета изготовляют из металлических листов толщиной 2...12 мм, в которых штампуют круглые или прямоугольные отвер­стия размером 2. ..10 мм. Чтобы избежать забивки отверстий мате­риалом, их выполняют в форме конуса, расширяющегося книзу.

Колосники собирают из стержней обычно трапецеидального сечения. При такой форме колосников облегчается проход частиц материала через расширяющиеся книзу зазоры между колосниками.

Классификация материалов происходит при движении их относи­тельно перфорированной поверхности. При этом поверхность может быть неподвижной, установленной под углом к горизонту большим, чем угол трения материала, либо движущейся.

В результате классификации получают два продукта: отсев (про­ход) и отход (сход). Отсев — частицы, прошедшие через рассеива­ющее устройство, отход — куски (частицы), не прошедшие через рассеивающее устройство.

Классификация бывает однократной и многократной. При одно­кратной классификации материал просеивается через одно сито, при многократной — через несколько сит.

В промышленности используют грохоты с неподвижными и подвижными решетками. Наибольшее применение нашли грохоты с неподвижными решетками. Грохоты бывают качающимися, бара­банными, вибрационными, дисковыми, роликовыми, колоснико­выми и цепными.

На рис. 13 показан качающийся грохот, который широко при­меняется в промышленности.

Грохот приводится в колебательное движение с помощью криво­шипного механизма. Отсев проваливается при сотрясении сита в отверстия, а отход перемещается вдоль сита и с него поступает непо­средственно на измельчение. Для отбора нескольких фракций кача­ющиеся грохоты делают многоярусными; в этих грохотах материал подается на верхнее сито, имеющее наибольшие отверстия. Круп­ные куски удаляются с этого сита как отход, а отсев поступает на расположенное ниже сито с более мелкими отверстиями. На этом сите снова получают отход и отсев, причем отсев попадает на следу­ющее более мелкое сито, и т. д.

Преимущества плоских качающихся грохотов: большая производительность, высокая эффективность грохочения, компактность, удобство обслуживания и ремонта.

1 — эксцентрик; 2 — шатун; 3 — пружина; 4 — корпус; 5 — сито

Рисунок 13 - Качающийся грохот

Недостатком этих грохотов является неуравновешенность кон­струкции, в результате чего работа их сопровождается сотрясени­ями и толчками.

К грохотам с подвижными колосниками относятся роликовые грохоты, у которых просеивающей поверхностью являются ролики или диски, насаженные на параллельно установленные вращающие­ся горизонтальные валы. Разделяемый материал движется по дис­кам или роликам, при этом нижний материал проваливается в зазоры между роликами или дисками, а отсев выгружается в конце грохота. В результате встряхивания материала при движении его по роликам или дискам повышается эффективность разделения.

Барабанный грохот представляет собой барабан, установленный наклонно под углом 4...7° к горизонту. Барабан изготовляют из сетки или перфорированных стальных листов, он вращается на центральном валу либо на выносных опорных роликах. Материал загружается с открытого торца барабана. Отсев проваливается через перфорированные стенки барабана, а отход выходит с проти­воположного открытого торца барабана. Барабанные грохоты используют для механической классификации от мелкого к крупно­му. Отверстия в ситах делают увеличивающимися по ходу движения материала. Недостатками барабанных грохотов является гро­моздкость, малая эффективность разделения и низкая производи­тельность.

Для очистки зерна, зерновых, крупяных и бобовых культур от сорных и зерновых примесей используют горизонтальные или вер­тикальные цилиндрические зерноочистительные сепараторы. Раз­деление в таких сепараторах происходит на металлическом сите. Проходные размеры отверстий сита увеличиваются по ходу движе­ния зерновой смеси. Разделение смеси происходит под действием центробежной силы в вертикальных сепараторах либо в результате вибрационных колебаний материала и сита в горизонтальных сепа­раторах.

На рис. 14 схематично показан барабан центробежного сепа­ратора. Барабан состоит из нескольких секций. Зерно с примесями поступает в верхнюю секцию. Под действием центробежной силы зерно вместе с примесями отбрасывается к перфорированной стенке барабана сепаратора. Примеси, имеющие меньшие размеры, чем зерно, проходят через отверстия стенки и удаляются из сепаратора в виде отсева, а зерно поступает в нижнюю секцию.

Стенки бара­бана этой секции имеют отверстия большего диаметра, через кото­рые зерно проходит и удаляется из сепаратора.

В вибрационных грохотах плоское наклонное сито совершает колебания с помощью вибратора. При вибрации материала на сите происходит его разделение, причем отверстия сит не забираются материалом, даже если разделяются влажные материалы. Процесс легко регулируется путем изменения частоты и амплитуды вибра­ций, сита легко сменяются.

1 — воронка; 2 — корпус; 3 — барабан, 4 — перегородка с каналом; 5 — вал

Рисунок 14 - Барабанный сепаратор

Магнитные (электромагнитные) сепараторы предназначены для извлечения из массы сыпучего материала, например зерна, сталь­ных и чугунных включений. Барабанный электромагнитный сепара­тор (рис. 15) имеет эксцентрично расположенный неподвижный электромагнит, работающий от постоян­ного тока. При вращении барабана поверх­ность его находится в непосредственной близости от полюсов электромагнита. Чугунные и стальные предметы, попадающие в зону сильного магнитного поля, удерживаются на поверхно­сти барабана, а сыпучий материал, не обладающий магнитными свойствами, ссыпается с поверхности барабана в приемный бункер. При выходе барабана из сферы действия магнитного поля чугунные и стальные предметы под действием силы тяжести отделяются от основной массы материала вне бункера.

1 — сепаратор;2 — конвейер; 3 — бункер

Рисунок 15 - Схема работы барабанного магнитного сепаратора

Магнитные сепараторы устанавливают в местах загрузки твер­дых материалов в различные машины, например в дробилки, сушилки и др.

Гидравлическая классификациясмесей твердых частиц на фрак­ции по скорости осаждения их в жидкости подчиняется общим зако­нам осаждения твердых тел. Гидравлическая классифи­кация осуществляется в горизонтальном или восходящем потоке воды. Скорость потока выбирают такой, чтобы из классификатора выносились частицы, меньшие определенного размера, — верхний продукт, а в классификаторе осаждались частицы больших разме­ров, обладающие большей скоростью осаждения, — нижний про­дукт. Для классификации под действием центробежной силы ис­пользуют гидроциклоны.

Воздушная сепарацияотличается от гидравлической классифи­кации тем, что скорость осаждения частиц в воздухе значительно больше скорости осаждения частиц в воде. Воздушная сепарация

осуществляется в восходящем потоке воздуха в циклонных аппа­ратах.

На рис. 16 показана схема цент­робежного сепаратора. Обычно та­кой сепаратор устанавливают на линии отходящего воздушного потока от мельницы. Крупные части отделя­ются в кольцевом канале и конусе, где частицы под действием центробежной силы отбрасываются на стенки кону­са. Крупные частицы соскальзывают со стенок конуса и выгружаются через патрубки 4 и 5. Воздух вместе с мелкими неотделившимися частицами удаляется через патрубок в циклон.

1 — корпус; 2 — внутренний конус; 3 — патрубок для ввода исходного продукта; 4, 5 — патрубки для отвода крупных частиц; 6 — направляющая лопатка; 7 — патрубок для вывода пыли

Рисунок 16 - Схема центробежного сепаратора

ПРЕССОВАНИЕ

Для обезвоживания, брикетирования твердых материалов, гра­нулирования и формования пластичных материалов в пищевой про­мышленности применяют прессование.

Прессование заключается в том, что обрабатываемый материал подвергают внешнему давлению в специальных прессах.

Под избыточным давлением проводят обезвоживание, брикетирование, формование и штампование различных пищевых материа­лов.

Обезвоживание под давлениемприменяют в ряде отраслей пище­вой промышленности: в сахарном производстве для отжима воды из свекловичного жома, сока из сахарного тростника, в жировом производстве для выделения из семян подсолнечника растительного масла, в производстве соков для выделения сока из ягод и плодов и в других производствах.

Брикетированиеиспользуют для получения брикетов, т. е. брус­ков спрессованного материала прямоугольной или цилиндрической формы. Брикетирование применяют в сахарном производстве для получения брикетов свекловичного жома и сахара-рафинада. Бри­кетирование широко распространено в производстве пищевых кон­центратов и лекарственных препаратов, в кондитерском и в комби­кормовом производствах, в процессах утилизации отходов производ­ства и др.

Разновидности брикетирования — таблетирование и гранулиро­вание.Таблетки и гранулы имеют меньшие размеры по сравнению с брикетами. Промышленностью выпускаются гранулированные чай, кофе, пищеконцентраты, конфеты и другие продукты.

Формованиепластических материалов применяют в хлебопекар­ном, кондитерском, макаронном, комбикормовом и других произ­водствах для придания изделию заданной формы. При формовании часто используют экструзию.