Актуальной задачей при производстве и переработке растениеводческой продукции в АПК является решение проблем импортзамещения продовольственных ресурсов и разработка технологий глубокой переработки основного и вторичного сырья, в частности, при переработке масличных культур.
В аспекте климатических изменений в Центрально-Черноземном регионе представляется целесообразным использовать опыт Казахстана по развитию посевных площадей и технологий переработки сафлора. Там, где подсолнух страдает от засухи, гораздо выгоднее и безопаснее с экономической точки зрения сеять сафлор. Есть у сафлора и другие преимущества, например, его семена белые и хорошо защищены листочками обертки корзинки и не имеют обычно такой привлекательности для диких птиц. Цвести сафлор начинает раньше подсолнечника и срок его цветения более растянут – длится целый месяц. Сафлор в отличие от подсолнечника не выделяет клейкой смолы и поэтому семена после очистки не содержат даже прилипших семянок амброзии и других злостных сорняков. В масле сафлора намного больше линолевой кислоты, чем в подсолнечном, и больше витамина Е, чем в других видах растительных масел.
В литературных источниках практически нет информации об этой культуре, освещающих и изучаемых его физико-механические и технологические свойства, что должно быть первоначальными данными для разработки как технологии выработки сафлорового масла, так и для проектирования оборудования для этих целей.
Определение рациональных режимов и параметров процесса очистки зерна от прицепника широколистного и технологической эффективности экспериментальных установок необходимы для дальнейшей практической реализации результатов экспериментальных исследований.
В связи с этим является актуальной задача по разработке экспериментального стенда ситового сепаратора для очистки сафлора от крупных примесей. Разработанный экспериментальный стенд содержит приемный бункер, внутри которого смонтирован питатель, предназначенный для регулирования подачи зерновой массы. Внутри корпуса последовательно расположены выдвижная полка, сортировочное сито, выпускной патрубок, подсевное сито с поддоном и выпускным патрубком. Для выравнивания и регулирования зернового слоя на поверхности сита предусмотрена выдвижная полка.
В качестве разделяющей поверхности сортировочного сита использована цельнометаллическая просечно-вытяжная сетка (ЦПВС) с ромбовидными отверстиями, расположенными в шахматном порядке. Параметры сита: диагонали ромба 2nб = 8,8 мм; 2nм = 4,8 мм; размер перемычки cp = 1,2 мм.
Для возбуждения колебаний корпуса на боковых стенках корпуса сепаратора закреплены два вибратора. Корпус установлен на станине на четырёх резиновых амортизаторах.
Устройство работает следующим образом. Продукт (зерно) поступает через из приёмного бункера 1 на выдвижную полку и равномерно распределяясь на её поверхности перетекает на сортировочное сито 4, где происходят процессы самосортирования и разделения зернового продукта на две фракции: сход и проход. Крупные примеси, не прошедшие через отверстия сортировочного сита 4 под действием вибрации перемещаются по поверхности сита вниз и выводятся из машины через выпускной патрубок 5, а проходовые частицы (сафлор и мелкие примеси) на подсевное сито 6. Мелкие примеси, размеры которых меньше размера отверстий, проходят через подсевное сито и выводятся по поддону через выпускной патрубок.
Перед каждым экспериментом загрузочный бункер наполняли зерновой смесью, а регулировочную заслонку устанавливали в соответствующее положение, обеспечивающее заданный режим загрузки (производительности) рабочего органа машины.
При установившемся режиме технологического процесса проводили отбор проб из выпускных патрубков машины. В ходе экспериментов качество разделенных фракций определяли методом ручной разборки навески массой 100 г, выделенной из образца стандартным методом (ГОСТ 13585.3-83 и ГОСТ 6292-70).
Технологическая эффективность процесса очистки зернового материала сафлора от крупных примесей на ситах с ромбовидными отверстиями в оценивалась двумя показателями, характеризующими их качественную и количественную стороны.
При очистке зернового материала качественный показатель процесса определяется показателем эффективности выделения по крупной сорной примеси:
, (%)
где 
– количество выделенной крупной сорной примеси, гр.
– количество данного вида сорной примеси в исходной зерносмеси, гр.
Количественный показатель определяется показателем уноса полноценного зерна в отходы:
, (%)
где 
– количество полноценного зерна, попавшего в отходы для данного вида выделенной сорной примеси, кг.
– количество полноценного зерна в исходной зерносмеси, кг.
Процесс сепарирования на экспериментальном стенде зависит от очень большого числа факторов. К ним относятся: амплитуда и частота колебаний, угол направления колебаний, величина подачи материала на рабочий орган (производительность), угол наклона решет, размеры и форма зерен, коэффициент внутреннего и внешнего трения, поверхностная влажность и другие.
Учесть все эти факторы не представляется возможным. Поэтому Опыты проводились таким образом, что изменению подвергался лишь один основной фактор, а все другие факторы, влияющие на процесс сепарирования, оставались постоянными и имели оптимальное значение. Повторность каждого опыта была трехкратной.
С учетом того, что в существующих зерноочистительных машинах значение частоты колебаний является постоянной, поэтому в предлагаемой конструкции представляется целесообразным для выполнения оптимальных параметров вибрации сит и просеивания зернового продукта принять в качестве вибровозбудителя – два вибратора электромеханических ИВ-98Е ТУ3343-006-00239942-2001 в соответствии с ГОСТ 15150-69. Тип вибрационного механизма дебалансный регулируемый, синхронная частота колебаний 3000 об/мин, максимальная вынуждающая сила 11,3 кН, максимальный статический момент дебалансов 11,4 кг*см, номинальная потребляемая мощность 0,9 кВт.
Результаты сравнительных исследований сит с различными формами и размерами отверстий представлены в таблице, откуда видно, что по доле живого сечения и удельной нагрузке данные сита превосходят сита с круглыми отверстиями и менее склонны к забиванию.
Технические и качественные показатели работы сит с различной формой просеивающих отверстий
|
Показатель |
Сито с круглыми отверстиями Ж |
Сито с прямоугольными отверстиями 4ґ |
Сито с ромбовидными отверстиями 8,8ґ |
|
Площадь сита, м2 |
0,8 |
0,56 |
0,24 |
|
Доля живого сечения, % |
40,4 |
47,6 |
70,4 |
|
Удельная нагрузка, т/(чм2) |
2,5 |
3,57 |
8,33 |
|
Потери сафлора в отходы, % |
3-5 |
1-2 |
0 |
Таким образом, экспериментально исследовано влияние конструкционных параметров на процесс очистки зерновой массы сафлора от семян прицепника широколистного. Разработан экспериментальный стенд ситового сепаратора для определения эффективности работы сита с ромбовидными отверстиями. Экспериментально апробирован способ очистки сафлора от крупных примесей по площади и форме поперечного сечения на сите с ромбовидными отверстиями. Коэффициент живого сечения предлагаемой разделяющей поверхности – 70,4 %, а удельная нагрузка 8,33 т/(ч·м2), что позволяет уменьшить ее площадь на 60 % по сравнению со штампованными ситами с круглыми отверстиями.