Разработать и описать принципиальную и технологическую схемы семяочистительного завода производительностью 5000 т семян в год

Зерновая масса неоднородна, так как помимо полноценных, то есть нормальных, зерен основной культуры, в ней всегда содержатся разнообразные примеси, попавшие при уборке, обмолоте, транспортировании и хранении. Примеси непригодны для получения продовольственных продуктов, но частично могут быть пригодны для использования при выработке кормовых продуктов.
Примеси в зерновой массе снижают продовольственную ценность зерна, понижают его стойкость при хранении, загромождают транспорт. Наличие примесей, особенно трудноотделимых, приводит к необходимости сложной и многоступенчатой очистки зерна.
Основная цель разделения смесей заключается в том, чтобы в процессе сортирования выделить фракции по таким признакам частиц, которые обеспечивают требуемое количество и качество промежуточных и конечных ком ...

ВВЕДЕНИЕ 3
1 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ МЕХАНИКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ 5
1.1 Влияние погодных условий на качество зерна 5
1.2 Важнейшие параметры сыпучего материала 7
1.3 Кинематика потока сыпучего материала 9
1.4 Методы очистки зерна от примесей 10
1.4.1 Аэродинамическая очистка зерна 10
1.4.2 Очистка зерна от примесей по ширине и толщине 13
1.4.3 Очистка зерна от примесей по плотности 16
1.4.4 Выделение металломагнитных примесей 17
2 СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ЕЕ ОПИСАНИЕ 18
2.1 Основные операции по очистке семян 18
2.2 Составление принципиальной технологической схемы 20
2.3 Расчет производительности оборудования 23
2.3.1 Расчет производительности технологической схемы 23
2.3.2 Расчет камнеотбойника производительностью 20 т/ч 26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 33

Зерновая масса неоднородна: помимо полноценных зерен основной культуры, в ней всегда содержатся разнообразные примеси, попавшие при уборке, обмолоте, транспортировании и хранении. Примеси непригодны для получения продовольственных продуктов, но частично могут быть пригодны для использования при выработке кормовых продуктов.
Примеси в зерновой массе снижают продовольственную ценность зерна, понижают его стойкость при хранении, загромождают транспорт. Наличие примесей, особенно трудноотделимых, приводит к необходимости сложной и многоступенчатой очистки зерна.
Технологические процессы производства многих пищевых продуктов, в частности, муки, крупы и пищеконцентратов, включают одну из основных операций — сортирование (разделение или классификацию) различных смесей на составляющие их компонент ы. Причем сортируется как сырье, так и различные промежуточные продукты
Сортирование, или классификация, — это процесс разделения смесей различных сыпучих продуктов на фракции одинакового качества и степени зрелости, различающиеся размерами и физическими свойствами. Калибрование — разделение различных продуктов на фракции с одинаковыми размерами по форме и массе.
В пшенице и ржи к основному полноценному зерну относят созревшие и выполненные зерна, имеющие нормальный внешний вид, а также зерна с механическими повреждениями, если осталось больше половины зерновки. При неблагоприятных условиях созревания и уборки урожая некоторые зерна будут неполно-денными по морфологическому и анатомическому строению, а также по химическому составу. Это проросшие зерна, поврежденные промораживанием в период созревания, изъеденные вредителями хлебных запасов.
К зерновой примеси обычно относят имеющие определенные дефекты зерна основной культуры, которые, однако, сохраняют эндосперм, а также нормальные и частично поврежденные зерна других культурных растений, близких к основному зерну по своей ценности. Отметим, что зерновая примесь имеет определенную пищевую и кормовую ценность, поэтому отражается на качестве основной зерновой культуры в меньшей степени.
К сорной примеси также относят примеси, по своим составу и свойствам несовместимые с зерном основной культуры. Сорные примеси отрицательно влияют на выход и качество готовой продукции, поэтому перед переработкой их необходимо максимально удалять из помольной партии. Содержание сорных примесей нормируется более строго, чем зерновых.
Помимо зерновой и сорной примеси, в зерновой массе могут быть металломагнитные примеси, для улавливания которых на предприятии устанавливаются магнитные сепараторы.
Таким образом, в соответствии с вышесказанным, можно сделать вывод о высокой актуальности темы представленной курсовой работы.
Целью данной работы является теоретическое рассмотрение и практический расчет предприятия по очистке и заготовке семян мощностью 5 тысяч семян в год.
Основными задачами, решаемыми в рамках данной цели, являются:
 характеристика свойств семян зерновых культур в зависимости от климатических условий произрастания;
 рассмотрение основных принципов механики сыпучих материалов;
 проектирование принципиальной технологической схемы очистки семян;
 расчет и подбор основного технологического оборудования.

При α > φ0 движение потока сыпучего материала по наклонным желобам и трубам возможно при неполном заполнении поперечного сечения (α — угол наклона желоба к горизонтали; φ0 — угол внешнего трения). При φ > α > φ0 в потоке отсутствуют условия нарушения связей между его частицами. При условии φ < α > φ0 появляется градиент скорости (несвязанное движение).Движение потока в вертикальных сосудах отличается от движения в наклонных. Может быть связанная, несвязанная и смешанная формы движения материалов в зависимости от размеров сосуда, плотности укладки, условий выпуска из сосуда (рис. 1). Связанная форма движения материала может наблюдаться по всему сечению емкости.Рис. 1. Схемы движения сыпучих материалов в вертикальных сосудах: а — в верхней части сосуда; б, в — в центре сосуда1.4 Методы очистки зерна от примесей1.4.1 Аэродинамическая очистка зернаДля выделения из многокомпонентной зерновой смеси легких примесей, щуплых и недоразвитых зерен, обломков колосьев, органической и минеральной пыли на мукомольных заводах применяют воздушные сепараторы. Зерновую смесь сепарируют: а) воздушным потоком, движущимся противоточно зерновому потоку ЛИ-1 бо пересекающим последний; б) в поле центробежных сил, создаваемых вращающимися воздушными потоками; в) использованием кинетической энергии компонентов зерновой смеси, движущихся в воздушной среде; г) восходящим воздушным потоком, пронизывающим зерновую смесь, движущуюся по ситу, совершающему возвратно-поступательное движение.Движущиеся в воздухе частицы испытывают противодействие среды, обусловленное вязкостным и динамическим сопротивлением. Из условия равенства эффективного веса частицы G (Н) и динамического сопротивления вязкой среды R2 (Н) можно определить значение скорости (м/с) нестесненного падения частицы в воздухе: MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT SEQ MTEqn \h \* MERGEFORMAT (1.7)где dч и ρч — соответственно диаметр и плотность частицы; ε — безразмерный коэффициент аэродинамического сопротивления движению частицы, численное значение которого зависит от формы, размеров и состояния поверхности частицы, от режима воздушного потока, обтекающего ее.Следовательно, при неизменных значениях dч, ρч и ε скорость v свободного падения шаровидной частицы в пространственно неограниченной воздушной среде равна скорости восходящего потока воздуха vвосх (м/с), при которой равная силе тяжести подъемная сила удерживает частицу во взвешенном состоянии (рис. 2). Скорюсть vвосх, равную vп, называют критической скоростью воздуха или скоростью свободного витания частицы vs (м/с). Частица, взвешенная в восходящем турбулентном потоке воздуха, не остается неподвижной; она колеблется около некоторого среднего положения. Это обусловлено возникающими в потоке неравномерно распределенными пульсациями местных скоростей и давлений, вращением частиц, особенно несимметричных, а следовательно, изменением их миделева сечения и коэффициента аэродинамического сопротивления. Поэтому скорость vs иногда называют колебательной скоростью.Рис. 2. Состояние зерна в воздушном потоке материалопровода (Р — сила, действующая на зерно; G — вес зерна; vB — скорость воздушного потока).Для изометрических частиц несферической формы значение vu, найденное для сферической частицы, следует умножить на величину 1 : ψ, где ψ для шаровидных, округлых, продолговатых, пластинчатых и смешанной формы соответственно равен 1,0; 1,3; 1,8; 2,3; 1,9. Динамический коэффициент формы ψ возрастает с увеличением объемной концентрации частиц, взвешенных в потоке. Для выделения аэродинамически легких примесей применяют различные по конструктивно-функциональному решению воздушные сепараторы. На эффективность сепарирования зерновой смеси влияют интенсивность и равномерность загрузки пневмосепарирующих каналов зерном, аэромеханические свойства зерновой смеси и содержание легких примесей, аэродииамический режим, геомстричекие параметры и конструкция пневмосепарирующих каналов, эффективность разгрузки частиц твердой фазы в относоосаждающей камере, надежная герметизация сепаратора в местах приемки и выпуска отходов из осадочной камеры.1.4.2 Очистка зерна от примесей по ширине и толщинеОчистка зерна, отличающегося от примесей (зерновых и сорных) геометрическими признаками и аэродинамическими свойствами, не позволяет получить должную эффективность в тех случаях, когда примеси имеют такую же площадь поперечного сечения, как и основное зерно, но отличаются от него длиной. К этим примесям относятся короткие засорители (куколь, полевой горошек, гречишка, битое зерно основной культуры и т. д.) или длинные зерна (овсюг, овес, ячмень и т. д.). Рис. 3. Размеры зерен: а – длина, b - ширинаДля сортирования зерновой смеси по толщине зерен применяют сита с продолговатыми отверстиями (рис. 4), по ширине — сита с круглыми отверстиями (рис. 5). В сепараторах применяют штампованные (пробивные) сита с круглой, продолговатой и треугольной формами отверстий, а также тканые сита с квадратной формой отверстий. Рис. 4. Разделение зерна на ситах с продолговатыми отверстиями:а, б, в — зерна проходят через сито (толщина зерен меньше ширины отверстия); г — зерно не проходит через сито.Рис. 5. Разделение зерна на ситах с круглыми отверстиями:а, б, в — зерна проходят через сито (ширина зерен меньше диаметра отверстия); г — зерно не проходит через сито.Для выделения из зерновой смеси коротких и длинных примесей применяют машины с ячеистой вращающейся рабочей поверхностью — триеры (рис. 6, 7). Рабочий орган дискового триера — набор установленных на горизонтальном валу чугунных дисков с ячейками на обеих боковых поверхностях трех форм с размерами l, b, h (предельное отклонение ±0,2 мм).Рис. 6. Разделение зерен и примесей по длине в триере:а — цилиндрическом; б — дисковом.Согласно ГОСТ 22058—76, при очистке зерна в триере должны выделяться: при однократном пропуске зерна пшеницы не менее 80% содержащихся в нем примесей (куколь, овсюг, овес) содержание целых годных зерен (без пленок) в отходах, полученных в триерах — куколеотборочных и овсюгоотборочных машинах, соответственно не более 2 и 5% от массы отходов.Рис.7. Триерная (ячеистая) поверхность:а — куколеотборочиой машины (в ячейках куколь); б— овсюгоотборочной машины (в ячейках зерно) Очистка зерна в триерах должна обеспечивать мак-симальное отделение примесей, отличающихся от него длиной. Очистка считается эффективной, если из зерна будет выделено не менее 70% примесей.На величину технологической эффективности работы триеров влияют следующие факторы: степень засоренности зерновой массы; величина удельных нагрузок на ячеистую поверхность; скорость движения рабочей поверхности; форма и размеры ячей; условия попадания зерен в ячеи и распределения их по рабочей поверхности; состояние рабочей поверхности и условия ее эксплуатации. Разделение зерновой смеси по длине зерен при помощи ячеистой поверхности, как правило, проводят на первом этапе подготовки зерна после первого прохода сепаратора. Вначале устанавливают куколеотборочную, а затем овсюгоотборочную машину. Для повышения технологического эффекта работы триеров, особенно в случае, когда в зерновой смеси имеется повышенное содержание куколя или овсюга, на сепараторах предварительно (до поступления на триеры) смесь разделяют по крупности, направляя крупную фракцию (сход с разгрузочного сита), как наиболее засоренную овсюгом, в овсюгоотборочную машину, а мелкую (сход с подсевного сита) — в куколеотборочную машину. До пропуска зерновой смеси через триеры необходимо полностью удалить землю, песок и другие мелкие минеральные примеси.1.4.3 Очистка зерна от примесей по плотности В зерновой смеси встречаются минеральные и другие примеси, которые по своим размерам близки к зерг ну основной культуры. Такие трудноотделимые примеси (мелкие камни, песок, осколки стекла, кусочки не* магнитных металлов и др.) не могут быть выделены в воздушно-ситовых сепараторах. Попадание в готовую продукцию даже небольшого количества этих примесей приводит к выпуску нестандартной продукции, а также может явиться причиной .поломки машин и механизмов и даже причиной загорания.Указанные примеси при сухом способе очистки отделяют' в камниеотделительных машинах, которые в технологической схеме обычно устанавливают на первом этапе подготовки зерна к помолу после сепаратора и триеров. В основу процесса очистки зерна от минеральных примесей положено различие плотностей зерна и минеральных примесей и динамических коэффициентов трения их о разделяющие поверхности.Технологическая эффективность работы камнеотделительной машины БКМ должна быть не менее 96... 98%, БОК-90…95 и БКВ — 98...99%.Технологический эффект работы камнеотделительных машин зависит от нагрузки (равномерности, стабильности), кинематических параметров (частоты и амплитуды), расхода воздуха, герметичности (для вибропневматичоских машин), состояния рабочей поверхности (степени износа, очистки ситовой поверхности), характеристики зерна (типа, влажности, засоренности), в также характеристики минеральных примесей.1.4.4 Выделение металломагнитных примесейВ зерне, поступающем и а .переработку, могут быть металломагнитные примеси, которые попадают в зерновую массу при ее уборке, транспортировании и перемещении в хранилищах. Кроме того, эти примеси могут попасть в зерно и в зерноочистительном отделении при неудовлетворительном техническом содержании оборудования, а также при плохом санитарном состоянии производственных помещений.Металломагнитные примеси надо обязательно выделять из зерна, так как, попадая в готовую продукцию, эти примеси могут вызвать повреждения пищеварительных органюв человека. Крупные металломагнитные примеси, попадая в машины зерноочистительного и размольного отделений, могут разрушить рабочие органы машин или образовать искры, способные вызвать взрыв и пожар. Особенно опасно попадание металломагнитных примесей в обоечные, щеточные и другие машины ударного действия.Для выделения примесей на основе различия металломагнитных свойств применяют магнитные сепараторы, которые в зависимости от способа получения магнитного поля делят на сепараторы со статическими (постоянными) магнитами, и 'электромагниты, обмотки которых питаются постоянным током.2 СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ЕЕ ОПИСАНИЕ2.1 Основные операции по очистке семянПодготовка зерновой массы сводится к очистке от примесей, снижению зольности зерна, обеспечению оптимальной влажности зерна при подаче его в размольное отделение. Последовательность построения технологической схемы диктуется необходимостью достичь максимального эффекта очистки зерновой массы при условии оптимальной работы машин. Процесс очистки и подготовки зерна к помолу состоит из следующих трех этапов:очистка зерновой массы, включает отделение -примесей по ширине, толщине, длине и аэродинамическим свойствам, а также очистку поверхности зерна;кондиционирование зерна — подогрев, мойка, обработка теплом, увлажнение, отволаживание, а также снижение зольности;окончательная очистка — снижение зольности, отделение примесей по ширине, толщине, плотности, доувлажнение зерна.В технологической схеме обычно предусматривается тщательный отбор металломагнитных примесей. Порядок применения систем и машин определен «Правилами организации и ведения технологического процесса на -мельницах».При построении схемы подготовки зерна, кроме технологического оборудования, необходимо устанавливать автоматические весы в начале и в конце схемы. Весы служат, для учета зерна, поступающего на переработку на мукомольный завод, а также для учета на всех последующих операциях подготовки зерна к помолу.В машинах зерноочистительного отделения почти все операции сопровождаются большим выделением пыли. Для удаления пыли и увеличения технологического эффекта работы машин применяют аспирационное оборудование. Как правило, аспирационные сети компонуют по этапам подготовки зерна раздельно, так как характер, относов различен.При выборе технологического процесса нужно установить виды примесей и использовать различия физико-механических свойств семян основной культуры и сопутствующих им семян других растений.Располагая рядами распределения, гистограммами, кривыми плотности распределения семян по физико-механическим свойствам, в большинстве случаев можно установить, каким образом и в какой последовательности лучше очищать семена основной культуры от примесей и определить последовательность рабочих операций. Обычно сначала проверяют возможность отделения легких примесей, затем возможность очистки по различиям толщины и отделению мелких примесей по ширине, а после этого по длине. Если этих операций оказывается недостаточно, то рассматривают возможности очистки по различиям в плотности, коэффициента трения-сцепления по тем или иным рабочим поверхностям и т. д.При значительной засоренности семян, особенно семенами сорняков» физико-механические свойства которых близки к свойствам семян основной культуры, необходимо использовать различие в ряде свойств и обрабатывать семена последовательно на многих рабочих органах и в специальных машинах. В этих случаях целесообразно разделять семенную массу на фракции по .толщине (или ширине) и по аэродинамическим свойствам и затем обрабатывать каждую фракцию раздельно, используя те или иные рабочие органы. Тогда удается выделить примеси с минимальными потерями семян основной культуры. Возможность выполнения такой фракционной обработки можно установить, располагая корреляционными таблицами распределения семян по нескольким физико-механическим свойствам, а при отсутствии таких таблиц — последовательными пробами-вариантами технологического процесса на лабораторных машинах. Размеры отверстий сит, диаметр ячеек и скорость воздушных потоков определяют отдельно для каждого конкретного случая.2.2 Составление принципиальной технологической схемы Графическое изображение последовательности использования в технологическом процессе зерноочистительного отделения мукомольного завода оборудования и транспортных механизмов с указанием характеристик обычно называют схемой технологического процесса. Построение схемы и количество используемого оборудования зависят от вида перерабатываемой культуры, ее физико-технологических свойств и особенно засоренности, типа помола, производительности мукомольного завода и других факторов. Технологические схемы составляются для зерна базисных кондиций.Базисными кондициями называют нормы качестеа зерна, обеспечивающие его сохранность и получение продукции высокого качества. Эти нормы устанавливают по влажности, зольности, натуре, засоренности, содержанию клейковины и по другим показателям. На зерноперерабатьгвающих предприятиях на основании базисных кондиций рассчитывают выход готовой продукции.Базисное качество зерна пшеницы и ржи определено следующими нормами: влажность 14,5%, зольность в чистом зерне (без сорной примеси) 1,97%, содержание сорной примеси 1%, в том числе минеральной 0,1%, вредной 0,1% (в числе вредной горчак или вязель 0,05%), содержание зерновой примеси 1%, натура пшеницы 750 г/л, ржи 700 г/л.На основе этих базисных показателей качества зерна определен так называемый базисный выход вырабатываемой продукции (муки — по общему выходу и по сортам, отрубей, отходов), которые закладывают в расчеты планов производства. При отклонении показателей качества от базисных кондиций производится соответствующая скидка (при пониженном качестве) или надбавка (при более высоком качестве) на выход продукции. Определяется так называемый расчетный выход продукции.Базисными нормами выхода продукции при сортовых помолах пшеницы и ржи предусмотрено отбирать в зерноочистительном отделении мукомольного завода не более 2,8% отходов I и II категорий, а при обойных помолах пшеницы и ржи — не более 2%. Меньший отбор отходов при обойных помолах обусловливает некоторое упрощение схем очистки зерна. На основании данных лабораторных исследований физико-механических свойств семян и сопутствующих семян сорных растений, проведенных во Всесоюзном институте механизации (ВИМ), а также результатов испытаний схем очистки семян, проведенных во Всесоюзном НИИ зерна и продуктов его переработки (ВНИИЗ) в производственных условиях, разработали универсальную схему технологического процесса обработки семян (рис. 8).Рис. 8 Универсальная схема технологического процесса обработки семян:1 — предварительная очистка в ворохоочистнтелях; 2 — формирование партии семян в вентилируемых бункерах; 3 — сушка семян; 4 — первичная очистка в воpдушно-cитовых сепараторах, 5 — вторичная очистка в воpдушно-ситовых сепараторах; 6 — разделение на фракции по крупности в ситовых сепараторах; 7 — фракционная очистка в триерах; 8 — фракционная очистка от трудноатделимых примесей в вибропневматических машинах; 8—протравливание.В соответствии с универсальной схемой (рис.