СПОСОБ ДОРАБОТКИ ПОДСОЛНЕЧНОГО ШРОТА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF SUNFLOWER MEAL REFINEMENT AND PLANT FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению шрота/жмыха подсолнечника с высоким содержанием протеина и низким уровнем клетчатки, пригодного для кормления нежвачных животных и птицы.
Известен способ и устройство для переработки шрота подсолнечника для корма животных, в котором шрот подсолнечника измельчают на молотковой мельнице, затем за несколько циклов измельчения и просеивания на ситах разделяют на две фракции с разным содержанием протеина. Индивидуально сходы с сит дополнительно сепарируют на воздушных сепараторах, в результате чего шрот разделяется на фракции. Фракция с высоким содержанием протеина и низким содержанием клетчатки (более 40% протеина и менее 10% клетчатки) идет на корм моногастричным животным и птице, а фракция с низким содержанием протеина и высоким содержанием клетчатки предназначается для кормления жвачных животных. При этом фракцию с низким содержанием протеина и высоким содержанием клетчатки с целью повышения переваримости дополнительно обрабатывают щелочью и выдерживают при повышенной температуре (см. патент WO 02/080699, МПК А23K 1/14, А23J 3/14, В07В 15/00, 2002).
Недостатком указанного решения является невысокий выход фракции с высоким содержанием протеина и низким содержанием клетчатки. В то же время из фракции с низким содержанием протеина и высоким содержанием клетчатки получается корм для жвачных животных, питательная ценность которого невелика.
Известен способ безотходной обработки шрота, описанный в патенте РФ 2297155, МПК А23K 1/14, А23K 1/00, A23J 1/14. Опубликовано: 20.04.2007. Согласно описанию патента экстракционный шрот, включающий частицы шелухи, частицы зерен и шелуху с прилипшими к ней частицами зерен, подвергают механическому структурированию и измельчению, причем прилипшие к шелухе частицы зерен отделяют и волокнистую структуру грубых частиц шелухи улучшают за счет расщепления на волокна и частицы, разделяют по размерам путем просеивания на две фракции с разным содержанием сырого белка и сырой клетчатки. При этом собирают частицы, в основном, шелухи (лузги) с получением фракции с содержанием сырой клетчатки, равным по меньшей мере 15%, имеющей низкое содержание сырого белка, и частицы, в основном, зерен с прилипшей шелухой с получением фракции с содержанием сырого белка более 40% и содержанием сырой клетчатки менее 10%. Изобретение позволяет перерабатывать весь (без отходов) экстракционный шрот, получаемый в процессе получения растительного масла из семян подсолнечника. При этом получают высококачественный растительный белковый корм, близкий по своей ценности экстракционному шроту из соевых продуктов.
Недостатком известного способа является сложность технологического процесса обработки шрота щелочью, которая требует тщательного дозирования количества подаваемой щелочи в зависимости от количества обрабатываемого шрота.
Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению является способ удаления оболочек семян из шрота/жмыха подсолнечника и установка для его осуществления по патенту РФ 2268629, МПК A23N 7/00, С11В 1/00, опубликовано: 27.01.2006.
Способ заключается в измельчении шрота/жмыха, последующем просеивании с разделением на фракции, формировании потоков готовой продукции из фракции оболочек семян и фракции с высоким содержанием протеина. При этом проводят предварительное измельчение, а затем обработку осуществляют в m≥1 ступеней, а каждая ступень состоит из n≥1 блоков измельчения и разделения на фракции. В этих блоках последовательно осуществляют основное измельчение на вальцах и последующее просеивание с разделением на фракции. При этом фракцию оболочек семян с каждого блока при n>1 направляют на следующий блок измельчения и разделения на фракции и с последнего блока каждой ступени направляют в поток готовой продукции соответствующие фракции оболочек семян. Оставшиеся фракции направляют на следующие ступени обработки и/или в одну или несколько фракций готового продукта с высоким содержанием протеина.
Установка содержит устройство измельчения, устройства просеивания и разделения на фракции, устройства транспортировки продукции, объединенные в технологическую линию транспортной системой. При этом дополнительно установлено устройство предварительного измельчения исходного продукта, а технологическая линия выполнена в виде m≥1 ступеней, а каждая ступень выполнена из n≥1 блоков измельчения и разделения на фракции, при n>1 последовательно соединенных. Причем каждый блок содержит последовательно соединенные устройства основного измельчения, состоящего из вальцового станка, и устройства просеивания и разделения на фракции. При этом выход устройства просеивания и разделения на фракции последнего блока соединен с транспортным каналом фракции оболочек семян готового продукта. Изобретение позволяет получить шрот или жмых подсолнечника с высоким содержанием протеина с минимальными примесями оболочек семян (лузги), а также фракций оболочек семян (лузги) с минимальными примесями частиц с высоким содержанием протеина.
Недостатком известного способа и устройства является неоптимальный гранулометрический состав лузги за счет переизмельчения в последовательно установленных блоках измельчения. Переизмельченная лузга проходит все сита и попадает в готовый высокобелковый продукт, уменьшая в нем процентное содержание протеина и повышая процентное содержание клетчатки.
Задачей изобретения является увеличение процентного содержания протеина в белковом продукте с высоким содержанием протеина, а также увеличение процентного содержания клетчатки в продукте с высоким содержанием клетчатки.
Указанная техническая задача решается тем, что в способе доработки подсолнечного шрота, согласно которому шрот предварительно измельчают подвижным рабочим органом, затем просеивают, разделяют на фракции по крупности зерен, фракции дополнительно измельчают и затем просеивают с получением белкового продукта с высоким содержанием протеина, пригодного для кормления нежвачных животных и птицы, белкового продукта с низким содержанием протеина, пригодного для кормления жвачных животных, и продукта с высоким содержанием лузги, перед предварительным измельчением шрот увлажняют, причем степень увлажнения устанавливают в прямой зависимости от выхода самой крупной фракции в первом после предварительного измельчения разделении.
Кроме того, после предварительного измельчения шрот подсушивают. Кроме того, скорость подвижного рабочего органа регулируют в зависимости от выхода самой крупной фракции в первом после предварительного измельчения разделении.
Установка для доработки подсолнечного шрота включает устройство предварительного измельчения с подвижным рабочим органом, устройство просеивания и разделения на фракции, устройства транспортировки продукции, технологическую линию, выполненную в виде одной или нескольких ступеней, при этом каждая ступень выполнена из одного или нескольких блоков измельчения и разделения на фракции, последовательно соединенных, а каждый блок составлен из последовательно соединенных устройства основного измельчения в виде вальцового станка, устройства просеивания и разделения на фракции, орошающее приспособление и сушилку, при этом орошающее приспособление выполнено в виде паропровода с соплами и водопровода с блоком форсунок, которые установлены последовательно в устройстве транспортировки перед устройством предварительного измельчения, а сушилка установлена после устройства предварительного измельчения, приспособление для регулирования скорости рабочего органа и приспособление для определения содержания выхода самой крупной фракции из первого блока измельчения и разделения на фракции, причем эти приспособления связаны между собой для изменения скорости подвижного рабочего органа в зависимости от выхода самой крупной фракции в первом после предварительного измельчения разделении (из первого блока измельчения и разделения на фракции).
Перед предварительным измельчением шрот грохотят для удаления пылеватого белкового продукта с высоким содержанием протеина, который не требуется переизмельчать, а остальные фракции увлажняют для того, чтобы повысить степень эластичности пластинок лузги. Это позволяет уменьшить переизмельчение пластинок лузги в процессе предварительного измельчения. В результате повышается удельное содержание крупных пластинок лузги, которые эффективно удаляются из продукта на ситах и воздушных сепараторах. Кроме того, операция увлажнения, которая производится до предварительного измельчения, обеспечивает дополнительный эффект. Увлажнение приводит к ослаблению связи между ядрышком семечки и чешуйкой, что способствует эффективному разделению кусочков семян и прочно связанных с ними кусочков лузги без разрушения собственно кусочков лузги. Это, в свою очередь, способствует эффективному разделению шрота на кусочки семян и кусочки лузги в дальнейшем процессе прохождения шрота по ситам и воздушным сепараторам.
Степень необходимого увлажнения зависит от исходной влажности сырья (шрота) и может варьироваться в процессе реализации способа в зависимости от выхода самой крупной фракции в первом после предварительного измельчения разделении для достижения оптимальной эластичности пластинок лузги.
Прочность комков шрота также зависит от влажности шрота, поскольку с увеличением степени увлажнения прочность комков уменьшается. Таким образом, за счет предварительного увлажнения шрота достигается повышение степени дезинтеграции комков шрота в устройстве предварительного измельчения с уменьшением доли самой крупной фракции в последующем (первом после предварительного измельчения) разделении при одновременном повышении эластичности (прочности) пластинок лузги, что снижает выход переизмельченных фракций лузги, попадающих в готовый белковый продукт с высоким содержанием протеина. Операция подсушивания шрота после предварительного измельчения обеспечивает повышение равномерности степени увлажнения частичек шрота, что повышает эффективность просеивания.
Указанное повышение эффективности выражается в уменьшении доли выхода самой крупной фракции в первом после предварительного измельчения разделении. Эту фракцию целиком направляют на повторное измельчение и просеивание либо в устройство предварительного измельчения, либо в отдельный дополнительный измельчитель, что снижает производительность процесса подготовки шрота.
Кроме того, на выход самой крупной фракции влияет скорость подвижного рабочего органа, которую целесообразно регулировать, уменьшать или увеличивать в прямой зависимости от выхода самой крупной фракции в первом после предварительного измельчения разделении.
Установка снабжена приспособлением для регулирования скорости рабочего органа и приспособлением для определения содержания выхода самой крупной фракции в первом устройстве просеивания и разделения на фракции по ходу продукта, причем эти приспособления связаны между собой информационным каналом для изменения скорости рабочего органа в зависимости от выхода самой крупной фракции в первом после предварительного измельчения разделении.
Операция регулирования скорости (например, частоты вращения) подвижного рабочего органа в зависимости от выхода самой крупной фракции обеспечивает уменьшение доли самой крупной фракции после предварительного измельчения, что снижает затраты энергии на процесс подготовки шрота.
Установка снабжена также многочастотным грохотом, установленным перед орошающим приспособлением для извлечения белкового продукта с высоким содержанием протеина из исходного шрота, что повышает энергоэффективность технологического процесса доработки шрота.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схематически установка для доработки подсолнечного шрота.
Установка для доработки подсолнечного шрота содержит устройство 1 предварительного измельчения с подвижным, например вращающимся, рабочим органом 2, устройство 3 просеивания и разделения на фракции, выполненное, например, в виде многочастотного грохота, устройства 4, 5 транспортировки шрота и его компонентов (фракций), приемный бункер 6, технологическую линию, которая состоит из одной или нескольких ступеней для отдельных фракций, выходящих из устройства 3, при этом каждая ступень выполнена из одного или нескольких последовательно установленных блоков 7 измельчения и разделения на фракции, соединенных с устройством 3 посредством каналов 8, а каждый блок 7 составлен из последовательно соединенных устройства основного измельчения в виде вальцового станка 9 и устройства 10 просеивания и разделения на фракции, выполненного, например, в виде ситовеечной машины, при этом выход 11 устройства 10 просеивания и разделения на фракции, соответствующий фракции лузги, соединен с транспортным каналом 12 фракции лузги, орошающее приспособление выполнено в виде паропровода 13 с соплами 14 и водопровода 15 с форсунками 16, которые установлены последовательно в устройстве 4 транспортировки перед устройством 1 предварительного измельчения, а сушилка 17 установлена после устройства 1 предварительного измельчения. Приспособление 18 для регулирования скорости рабочего органа и приспособление 19 для определения массового содержания (выхода) самой крупной фракции на выходе устройства 3 (в первом разделении) связаны между собой информационным каналом (не показан) для изменения скорости рабочего органа 2. Приспособление 20 для регулирования расхода пара и приспособление 21 для регулирования расхода воды также связаны посредством информационного канала (не показан) с приспособлением 19. Приспособление 22 для определения массового содержания (выхода) самой мелкой фракции (продукта с высоким содержанием протеина) на выходе устройства 3 также связано посредством информационного канала (не показан) с приспособлениями 18, 20, 21 для организации обратной связи и управления процессами разделения фракций шрота в технологической линии. Каждое из устройств 10 просеивания сообщено с каналом 23 для подачи подрешетного продукта в накопительный бункер белкового продукта с высоким содержанием протеина (не показан) и с каналом 24 для подачи белкового продукта с низким содержанием протеина в последующий блок 7 (не показан) для дальнейшего измельчения и просеивания. После приемного бункера 6 установлен многочастотный грохот 25 с выходным каналом 26 для выделения белкового продукта с высоким содержанием протеина, т.е. пылеватой фракции шрота, и выходным каналом 27 для остальных фракций шрота, которые подаются в устройство 4. Регуляторы частот грохота 25 (не показаны) связаны информационным каналом с приспособлениями 19 и 22 для обеспечения управляющей обратной связи. Транспортный канал 28 сообщает устройство 3 с бункером 6.
Изобретение поясняется примерами реализации предложенного способа доработки подсолнечного шрота при работе установки для доработки подсолнечного шрота.
Пример 1 реализации способа
В приемный бункер 6 поступает извне шрот в виде гранул с характерным размером 7-10 мм или другим, в зависимости от условий поставки.
Для эффективного разрушения гранул необходимо избежать разрушения частичек лузги, которые содержатся в гранулах. Для этого гранулы перед подачей в устройство 1 предварительного измельчения разогревают паром через сопла 14 и затем увлажняют водой посредством форсунок 16. Увлажнение приводит к уменьшению прочности гранулы и одновременному увеличению прочности (упругости) частичек лузги, содержащихся в грануле. Кроме того, при увлажнении ослабляется связь между слипшимися кусочками семени и частичками лузги, которые затруднительно разделить в процессе измельчения. После предварительного измельчения гранул в устройстве 1 шрот подсушивают сушилкой 17 до величины влажности, оптимальной для дальнейшего просеивания, и перемещают устройствами 5 в устройство 3 просеивания и разделения на фракции, выполненное, например, в виде многочастотного грохота.
Выходящие из устройства 3 фракции шрота направляют в различные ступени технологической линии, а именно в блок 7, содержащий устройства 9, 10, которые могут быть отдельными для каждой фракции, которые различаются по крупности. Самая мелкая фракция состоит, в основном, из чистого протеина, самая крупная состоит, в основном, из лузги, а промежуточные фракции состоят из протеина и лузги в различных процентных соотношениях. Эти соотношения согласно изобретению можно смещать в нужную сторону, изменяя скорость вращения органа 2 и регулируя влажность. В случае оптимального подбора режимов увлажнения, сушки и частоты вращения органа 2 результатом реализации способа является получение белкового продукта с высоким содержанием протеина с минимальным содержанием частичек лузги (клетчатки), пригодного по содержанию клетчатки (лузги) для кормления нежвачных животных и птицы, белкового продукта с низким содержанием протеина в виде нескольких промежуточных фракций, отличающихся по крупности частичек шрота, пригодного по содержанию клетчатки (лузги) для кормления жвачных животных, и продукта с высоким содержанием лузги в виде фракции, содержащей клетчатку в виде частичек лузги, пригодной для использования в качестве подстилающего материала.
Пример 2 реализации способа
В приемный бункер 6 поступает шрот в виде рыхлой массы, состоящей из пылеватой фракции и комков крупностью от 5-7 мм до 10-15 см и более в поперечнике.
Целесообразно перед увлажнением шрот просеять с целью извлечения самых мелких фракций, содержащих, в основном, протеин, для того чтобы не тратить ресурсы на переизмельчение этих фракций в устройстве 1 и блоках 7. Для предварительного просеивания шрота целесообразно использовать многочастотный грохот 25, который выделяет из исходного шрота пылеватую фракцию протеина через канал 26 и разрушает крупные комки шрота, выделяя через канал 27 остальные фракции в устройство 4 транспортировки. При этом повышается равномерность последующего увлажнения шрота в устройстве транспортировки 4 посредством подачи пара через соединенные с паропроводом 13 сопла 14 и орошения водой через форсунки 16, соединенные с водопроводом 15 подачи воды. Далее размельченные в устройстве 1 посредством подвижного (вращающегося) рабочего органа 2 частицы шрота подсушиваются сушилкой 17 и поступают в устройство 3 просеивания и разделения на фракции. Массовое содержание самой крупной фракции на выходе устройства 3 обратно пропорционально эффективности работы устройства 1. Чем выше скорость вращения подвижного рабочего органа 2, тем меньше массовое содержание самой крупной фракции, но эта зависимость не является линейной. Кроме того, на эту зависимость влияют, например, физические параметры поступающего извне шрота, в том числе влажность. Поэтому целесообразно менять скорость вращения рабочего органа 2 в большую или меньшую сторону в зависимости от массового содержания самой крупной фракции на выходе устройства 3 посредством приспособления 18 для регулирования скорости рабочего органа, связанного посредством информационного канала с приспособлением 19 для определения содержания выхода самой крупной фракции из устройства 3. Далее самая крупная фракция из устройства 3 направляется по транспортному каналу 28 в бункер 6 или в дополнительный измельчитель (не показан), а затем в устройство 3 для повторного просеивания. Грохот 25 выделяет из исходного шрота пылеватую фракцию практически чистого протеина и через канал 26 выводит эту фракцию из технологического процесса. Крупные комки шрота в многочастотном грохоте 25 частично разрушаются, что способствует повышению эффективности работы устройства предварительного измельчения 1.
Поскольку гранулометрический состав и физические свойства исходного шрота меняются в зависимости от поставщика, операции регулирования частот грохота 25, степени увлажнения и скорости вращения рабочего органа 2 позволяют повысить стабильность работы установки и повысить качество получаемых продуктов доработки шрота.