Технологические процессы и аппараты для складов бестарного хранения муки

МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ТЕМА НОМЕРА

УДК 65.011.56

Технологические процессы и аппараты

для складов бестарного хранения муки

П.С. Ейвин; Т.П. Турчанинова, канд. техн. наук; М.Н. Костюченко, канд. техн. наук; М.В. Гречанников

НИИ хлебопекарной промышленности, Москва

Технологический процесс на складе бестарного хранения муки (БХМ), его компоновка, рациональное размещение технологического оборудования, его производительность и обслуживание - важные звенья в системе ПРТС-работ. На современном этапе решение этих вопросов должно обеспечить на хлебозаводах малолюдную технологию при приеме, хранении муки, а также при передаче ее в производство. На действующих складах бестарного хранения в россии схема приема муки с мельницы и отпуска ее со склада в производство аналогична для предприятий любой мощности, имеющих склады открытого, закрытого типов, или даже тарные. Традиционный отпуск муки со склада бестарного хранения на производство на большинстве заводов остается и теперь аналогичным отпуску ее с тарных складов в емкости, которые служили одновременно для учета, хранения и обеспечения требуемого технологического запаса. Для тарных складов такая схема себя оправдывала, так как муку, доставленную на завод в мешках, растаривали, просеивали, взвешивали и загружали в производственные емкости для обеспечения непрерывного технологического процесса тестоприготовления [1].

При внедрении бестарных перевозок и строительстве складов БХМ схема оказалась нерациональной, имеющей следующие недостатки:

- неоднократное применение операций взвешивания сырья: на автомобильных весах, в силосах хранения, затем на порционных весах и в дозаторах;

- энергетические потери из-за дублирования операций хранения: сначала в силосах склада БХМ, затем в производственных бункерах, что требует многократности операций транспортирования;

- использование на складах БХМ устаревшего оборудования малой производительности (как правило, просеивателей типа «Бурат» и пр.), размещение их после силосов хранения, что ограничивает производительность линий подачи основного сырья в производственные емкости;

- потери муки от распыла из-за применения порционных ковшевых весов типа АВ-50НК и другого оборудования, не предназначенного для эксплуатации в линиях пневмотранспорта муки;

- значительное увеличение производственных площадей и зон обслуживания из-за нерационального размещения оборудования.

При этом, несмотря на многократность участков учета муки по традиционной схеме, такой способ не является достаточно точным.

Это утверждение можно проиллюстрировать на следующем примере. При доставке автомуковозом на хлебозавод 20 т муки на автомобильных весах это количество взвешивается с погрешностью ±20 кг. следовательно, после загрузки си-лосов склады БХМ реально имеется 19980-20020 кг. При передаче муки на производство указанное количество контролируется по показаниям порционных весов (по 100 кг), счетчик которых зафиксирует 200 отвесов. При дозировании же этого количества муки в производстве,

например, автомукомерами, дозаторами МД-100, Ш2-ХДМ с погрешностью ±2 кг, реальное количество муки составит от 19600 до 20400 кг. Значит, при переработке муки только от одного автомуковоза с массой муки 20 т недорасход или перерасход муки будет около 400 кг.

разница в показаниях весоизмерительного оборудования привела к необходимости вести учет муки на хлебозаводах по-иному. По действующим на предприятиях инструкциям предусматривается передача муки со склада на производство целыми силосами, вместимость которых обычно не превышает 30-50 т. в свою очередь, это влечет за собой неоправданное увеличение объема и количества производственных бункеров. До настоящего времени такая ситуация наблюдается на большинстве хлебозаводов страны, построенных по типовым проектам Гипро-пищепрома и его филиалов. Использование тензометрии для оснащения силосов хранения и производственных бункеров также не улучшает ситуацию по коммерческому учету основного сырья. Как правило, на хлебозаводах сохранена традиционная схема (с использованием ковшевых весов), и теряется смысл таких серьезных капиталовложений. Известно, что тензометрическое взвешивание как весоизмерительная система не принята для коммерческого учета, т. к. не обеспечивает коммерческой точности. На наш взгляд, целесообразнее вести учет основного сырья по показаниям автомобильных весов и объективному учету готовой продукции [1].

На протяжении последних лет во ФГАНУ НИИХП ведутся научные разработки по нескольким направлениям, к числу основных относятся: разработка современных технологических схем переработки муки для складов БХМ хлебозаводов на базе действующего оборудования и разработка новых видов оборудования для условий индустриального способа доставки сырья, предусматривающего в т. ч. повышение точности его учета.

По технологической схеме (рис. 1) [1] мука из силоса хранения пневмотранспортом направляется непосредственно в пневмопросеиватель [1]. Последний установлен над бункером-дозатором, который служит одновременно для накопления технологического запаса, учета и дозирования. Бункер-дозатор может быть различной вместимости, например, равной 10-кратному объему дозы, что при использовании тестомесильной машины периодического

МООЕН^АТЮЫ ОР РООР iNDUSTRY ENTERPRiSES

действия, например, при разовом замесе в 100 кг муки, составляет 1000 кг. Конструктивное исполнение дозатора с системой управления предусматривает дозирование по методу истечения материала из бункера, регистрацию даты наполнения бункера-дозатора, количество выдаваемых доз и суммарную массу муки, прошедшей через дозатор и оставшейся в нем на момент снятия остатка или завершения цикла.

Алгоритм работы дозатора заключается в следующем. Сначала набирается какая-либо масса материала, которая затем последовательно отдельными порциями дозируется с заданной точностью в тестомесильную машину. Пусть первый раз набрано какое-либо количество G1 (кг) материала, которое затем п1 раз отдози-ровано по Gд=100 кг; после п1-го дозирования в бункере остался остаток G Это можно записать в виде:

п - V Чг

0< G01< Gд и ее величина определит остаток от набора общей массы материала в бункере-дозаторе после первого цикла дозирования.

При следующем цикле в бункер-дозатор набирается новая масса материала G2, которая снова п2 раз дозируется с G =100 кг до остатка 0< G02< Gд. Тогдад:

п24+ Ч2.

По аналогии для п-го набора массы имеем:

G = п ^ + ^ .

т т д 0т

Суммарное количество муки, прошедшее через дозатор, равно:

^1^2+... + ^=

Gд+G0l+ ^2+"+^

где: д - общее количество циклов за смену.

Из последнего уравнения следует, что суммарное количество муки, прошедшее через бункер-дозатор, определяется показанием счетчика, который фиксирует суммарное количество отгруженных доз по 100 кг с точностью аналогичной точности автомобильных весов, взвешивающих автомуковоз, и измеренным с той же точностью остатком. Таким образом, общее количество отпущенной со склада на производство муки измерено с такой же точностью. В этом случае количество муки, поступившей на склад и пошедшей на замес теста, совпадает.

5

Шг

6

V

т-Ну ад : . "гг

ё

Рис. 1. Технологическая схема отпуска муки со склада на производство (по патенту ГОСНИИХП № 1002216): 1 - силос хранения; 2 - просеиватель; 3 - бункер-дозатор; 4 - тестомесильная машина; 5 - центральный фильтр; 6 - воздуходувный агрегат

зовании высокопроизводительных просеивателей Ш2-ХМВ), снижают эффективность пневмотранспорта.

в пневмопросеивателе конструкции НИИХП [1], используется энергия движения потока. Подача аэросмеси на просеивание осуществляется без предварительного разделения фаз. Такое конструктивное исполнение агрегата позволяет привести его производительность в соответствие с оптимальным режимом пневмотранспортной системы, применяемой на хлебозаводах. Рассматриваемый способ отпуска муки со склада на производство упрощает схему, позволяет применить упрощенную автоматизированную систему управления данным технологическим процес-

Рис. 2. Технологическая схема отпуска муки со склада на производство с использованием тензометрического взвешивания

1 - силос для муки; 2 - производственные бункера; 3 - спиральный (гибкий) шнек; 4 - просеиватель Ш2-ХМЕ; 5 - дозатор; 6 - турбокомпрессорный агрегат Ш2-МБКА-7,0/1,5; 7 - фильтр Ш2-ХФС

В рассматриваемой схеме (рис. 1) важным участком является просеивание муки. На действующих хлебозаводах, построенных по типовым проектам, просеивание и магнитная сепарация предусматриваются перед операциями взвешивания, накопления технологического запаса в производственных бункерах, транспортирования и дозирования [2], т. е. просеянная мука вновь проходит ряд промежуточных машин и агрегатов, прежде чем поступит на замес опары или теста. При этом возможно ее засорение, особенно металлопримесями. Низкая производительность используемых центробежных просеивателей (типа «Бурат»), а также значительные энергетические потери, связанные с вынужденным для выполнения данной операции прерыванием технологической линии для отделения воздуха (даже при исполь-

сом (АСУТП), повысить точность при учете сырья и снизить энергетические затраты.

При использовании тензометрического взвешивания муки в сило-сах хранения и производственных бункерах возможно использовать другой вариант упрощенной схемы отпуска муки со склада бестарного хранения в производство. В этом случае просеивание целесообразно вести непосредственно перед замесом, размещая просеиватель под производственным бункером или над дозатором. Эту схему можно реализовать на базе имеющегося технологического оборудования. Вариант этой схемы приведен на рис. 2 с применением пневмотранспорта и спиральных конвейеров на основе «гибкого» рабочего органа [1]. По этому варианту возможно также выполнять технологическую операцию по

2

3

4

МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ТЕМА НОМЕРА

Рис. 3. Энергоэффективная система для пневмотранспортирования сыпучего материала

I - турбокомпрессорный агрегат Ш2-МБКА 6,5/2,0; 2 - пульт управления; 3 - ресивер; 4 - манометр; 5 - трубопровод сжатого воздуха; 6 - вентиль запорный; 7 - шлюзовой питатель; 8 - материалопровод (^внугр = 70 мм); 9 - переключатель направления; 10 - бункер производственный 1-9 (V = 15 м3);

II - просеиватель; 12 - весы автоматические; 13 - шлюзовой питатель; 14 - трубопровод подачи сжатого воздуха к шлюзовым питателям силосов склада БХМ

Рис. 4. Перспективная технологическая схема приема подачи муки в производство

I - 1...4 Силосы металлические вместимостью 30-50 г муки; 2 - виброднище Ш2-ХМГ-200;

3 - транспортирующее устройство Ш2-ХМЖ; 4 - просеиватель Ш2-ХМЕ; 5 - фильтр Ш2-ХФС-6 м2; 6 - фильтр-разгрузитель; 7 - турбокомпрессор Ш2-МБКА-7,0/1,5; 8 - роторный питатель типа М-122; 9. Переключатель двухпозиционный с электроприводом; 10. Просеиватель с мешкоопрокидывателем

II - дозатор-смеситель; 12 - расходомер; 13 - турбокомпрессорный агрегат марки Ш2-ХБКА-6,5/2,5 нового поколения

смешиванию («валке») муки. Компоновку таких устройств довольно часто используют на хлебозаводах для рецептурного или качественного смешивания муки, особенно, если силосы склада БХМ размещены

на значительном расстоянии от производственных бункеров или основного производства.

Однако такой способ смешивания не гарантирует получения в дозаторе смеси муки требуемого качества

(например, при поступлении на хлебозавод муки, выработанной из «сильных» и «слабых» пшениц) -или для рецептурной валки (например, для выпечки ржано-пшеничных сортов хлеба). Из-за сводообразо-вания в силосах хранения и нестабильности при их разгрузке процесс смешивания муки ведется достаточно условно.

В настоящее время в НИИХП ведется разработка агрегата для смешивания муки различных сортов с использованием информационных технологий. Представляется, что на современном этапе при отсутствии в хлебопекарной отрасли специального устройства, которое позволит обеспечить гомогенное смешивание различных сортов (при соблюдении требования по точности процентного соотношения исходных компонентов), данная разработка является целесообразной. В ближайшее время такая система будет опробована на действующем предприятии.

В последние годы в институте была успешно разработана и подтверждена на практике на ряде крупных хлебозаводов страны новая концепция по пневмотранспорту сыпучего материала на примере муки. Известно, что сегодня в нашей стране большинство предприятий хлебопекарной отрасли укомплектовано морально устаревшими пневмотран-спортными системами с использованием энергоемких компрессорных станций [3]. Их недостатки: загрязнение транспортируемого пищевого сырья маслами и продуктами износа нагнетательных машин, низкая надежность, необходимость обслуживающего персонала, высокие энергопотребление и ресурсоемкость (повышенные расходы электроэнергии, воды, масла), высокая взрыво-пожароопасность.

В НИИХП совместно со специалистами авиационной отрасли разработана и внедрена на крупных хлебозаводах России энергоэффективная и высокоресурсная пневмотранспорт-ная система с использованием тур-бокомпрессорного агрегата нового поколения со следящей, саморегулируемой гибкой системой управления на основе разработанного алгоритма взаимосвязи его аэродинамических характеристик и аэродинамических характеристик транспортирующей системы [3, 5].

В результате параметрического синтеза высокотехнологичных космических (авиационных) конструкций, примененных при разработке турбокомпрессорных агрегатов модельного ряда Ш2-МБКА и усовершенствованного метода управления

MODERNIZATION OF FOOD iNDUSTRY ENTERPRISES

ими, на основе разработанного и использованного новейшего алгоритма управления технологическими линиями создан высокоэффективный комплекс для пневмотранспортиро-вания сыпучего материала (рис. 3). Эта полностью российская научная разработка не имеет мировых аналогов, отличается высоким ресурсо-энергосбережением, надежностью, экологической и микробиологической безопасностью (отсутствие загрязненности сырья патогенной микрофлорой (рис. 3), смазочными маслами и продуктами износа нагнетательных машин, отсутствие вибраций и низкие шумовые характеристики), полной автоматизацией процесса.

Универсальность и встраиваемость в существующую инфраструктуру предприятия позволяет турбоком-прессорным агрегатам различной модификации найти применение на заводах разной мощности для пневмо-транспортирования сыпучих материалов на расстояние до 200 м и более.

Турбокомпрессорный агрегат модельного ряда Ш2-МБКА имеет ряд новейших оригинальных технологических и конструктивных решений. Поскольку мы имеем дело с динамической системой, то важным аспектом в предложенной системе управления является снижение влияния внутренних энтропийных процессов, что позволило повысить степень оптимизации и самоорганизации пневмотранспортной системы без влияния человеческого фактора с КПД не ниже 75%.

Главные положительные аспекты внедрения:

1. Надежность - оборудование позволяет долгие годы работать без ремонта и сопутствующих проблем.

2. Энергосбережение - оборудование при высокой производительности обладает низким электропотреблением, что создает существенное преимущество перед «традиционным» оборудованием.

3. Быстрая окупаемость - внедрение указанного оборудования окупается в течение менее чем за 8 мес.

Предлагается современная оптимальная логистическая схема для рационального размещения технологического оборудования при подготовке сырья (на примере муки) в производство с применением гибких информационно-управляемых и энергоэффективных систем пневмотранспорта, просеивания, дозирования, смешивания и учета основного сырья, а также очистки технологического воздуха (рис. 4). Идея создания таких информационно-управляемых систем для современ-

ных пневмотранспортных линий изначально родилась в исследованиях по проектированию высоконадежных компрессорных агрегатов нового поколения. Однако первой она реализовалась именно на моделях агрегатов Ш2-МБКА-7,5 / 1,5, затем продолжилась реализация таких систем на многих предприятиях страны в различных ее регионах.

Эти агрегаты создавались, чтобы вырабатывать сжатый воздух с такими характеристиками и в таких условиях, где «классические» компрессоры высокого давления и воздуходувки среднего давления уже не являлись столь экономичными и энергоэффективными. Компрессорные агрегаты модельного ряда Ш2-МБКА являются сейчас самыми современными агрегатами для выработки сжатого воздуха как в России, так и за рубежом, и, видимо, таковыми будут оставаться до массового появления в составе пневмотран-спортных систем агрегатов нового поколения.

Для этих же целей был разработан конечный элемент пневмотранспорт-ной установки - циклон-разгрузитель с одновременной тонкой очисткой воздуха, транспортирующего сыпучий материал, в т. ч. за счет использования оригинальной фильтровальной ткани [4, 6].

Благодаря неоспоримым преимуществам новой техники перед устаревшей появилась возможность предложить предприятиям наиболее перспективную технологическую схему приема и подачи муки в производство, включая ее учет (рис. 4.).

Подводя итог, можно отметить, что в нашем институте, благодаря системному подходу к решению проблемы механизации ПРТС-работ в складах хранения муки, были разработаны и поставлены на серийное производство на различных машиностроительных заводах РФ как отдельные единицы оборудования, так и целые комплексы, которые остаются востребованными до настоящего времени. На сотнях хлебозаводах различной мощности работает оборудование ФГАНУ НИИ хлебопекарной промышленности, специалисты которого активно оказывают техническую помощь в реконструкции предприятий и внедрении разработок института.

Интенсификация и оптимизация технологических процессов на предприятиях пищевой промышленности стала возможна в складах хранения муки (включая подготовку, дозирование, учет и ее транспортирование). Научный и практический результат получили работы в области создания

эффективных конструкций хранилищ, способов хранения, а также высокопроизводительного оборудования, обеспечивающих отпуск муки в производство по новой технологии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Турчанинова, Т. П. Техника и технология бестарного хранения муки/Т.П. Турчанинова. - М.: Пищепро-миздат, 2009. - 536 с.

2. Глебов, Л.А. Технологическое оборудование и поточные линии предприятий по переработке зерна/Л.А. Глебов [и др.]. - М.: ДеЛипринт, 2010. - 696 с.

3. Ейвин, П.С. Техника высокоресурсных и энергоэффективных пневмотранспортных систем/П.С. Ейвин [и др.]. -М.: ДеЛиплюс, 2015. -160 с.

4. Гречанников, М. В. Модернизированная конструкция устройства для очистки технологического воздуха марки Ш2-ХФС-Х для применения на предприятиях пищевой промышленности/ М. В. Гречанников [и др.] // Хлебопечение России. - 2014. - № 6. -С. 25-27.

5. Ейвин, П.С. Реконструкция пневмотранспортных линий/ П. С. Ейвин, Т. П. Турчанинова // Хлебопечение в России. - 2011. - № 3. - С. 38-39.

6. Веселов, С.А. Вентиляционные и аспирационные установки предприятий хлебопродуктов/ С. А. Веселов, В.Ф. Веденьев. - М.: Колосс, 2004. -240 с.

REFERENCES

1. Turchaninova, T. P. Tehnika i tehnologija bestarnogo hranenija muki/ T. P. Turchaninova. - M.: Pishhepromizdat, 2009. - 536 s.

2. Glebov, L.A. Tehnologicheskoe oborudovanie i potochnye linii predprijatij po pererabotke zerna/L.A. Glebov [i dr.]. -M.: DeLiprint, 2010. - 696 s.

3. Ejvin, P.S. Tehnika vysokoresursnyh i jenergojeffektivnyh pnevmotransportnyh sistem/P.S. Ejvin [i dr.]. - M.: DeLipljus, 2015. -160 s.

4. Grechannikov, M. V. Moder-nizirovannaja konstrukcija ustrojst-va dlja ochistki tehnologicheskogo vozduha marki Sh2-HFS-H dlja primenenija na predprijatijah pishhevoj promyshl ennosti/ M. V. Grechannikov [i dr.] // Hlebopechenie Rossii. - 2014. - № 6. -S. 25-27.

5. Ejvin, P. S. Rekonstrukcija pnevmotransportnyh linij/ P.S. Ejvin, T. P. Turchaninova // Hlebopechenie v Rossii. - 2011. - № 3. - S. 38-39.

6. Veselov, S. A., Veden'ev V. F. -Ventiljacionnye i aspiracionnye ustanovki predprijatij hleboproduktov/S.A. Veselov, V. F. Veden'ev. - M.: Koloss, 2004. -240 s.

МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРЕДПРИЯТИИ ПИЩЕВОИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ТЕМА НОМЕРА

Технологические процессы и аппараты для складов бестарного хранения муки

Ключевые слова

безмасляный турбокомпрессорный агрегат; дозирование; надежность; пневмотранспорт; расходомер; смешивание; сыпучий материал; энергоэффективность

Реферат

В статье рассмотрены перспективы совершенствования техники и технологии бестарного приема, хранения и внутризаводского транспортирования муки на хлебозаводах. Отмечено, что на большинстве хлебозаводов страны традиционный способ передачи муки со склада бестарного хранения на производство до настоящего времени является нерациональным, т. к. остался неизменным еще со времен эксплуатации тарных складов. Отмечаются их недостатки по энергетическим потерям, связанным с многократностью операций транспортирования и дублированием операций хранения. Некорректный учет основного сырья на различных стадиях процесса, заниженная производительность транспортных линий при использовании значительных производственных площадей и цехов (зон) обслуживания, а также потери муки от распылов из-за использования устаревшей техники - все это в целом негативно влияет на экономические показатели производства. В статье излагаются варианты транспортно-технологических схем в складах БМХ и их компоновка с учетом современного индустриального способа доставки муки. Рассмотрена возможность использования разработок новой техники, современных достижений науки и передового опыта в области ПРТС-работ с сыпучим грузом. Предлагается рациональное размещение технологического оборудования при подготовке муки к отпуску в производство с системами просеивания, дозирования, смешивания и учета основного сырья, а также очистки технологического воздуха. Отмечены положительные аспекты применения энергоэффективной и высокоресурсной пневмотранспортной системы с использованием компрессорного агрегата нового поколения.

Авторы

Ейвин Петр Сергеевич,

Турчанинова Тамара Петровна, канд. техн. наук, Костюченко Марина Николаевна, канд. техн. наук, Гречанников Михаил Владимирович НИИ хлебопекарной промышленности, 107053, Москва, ул. Б. Черкизовская, 26 а, tptour@mail.ru

Technological processes and apparatus for warehouses of bulk flour storage

Key words

oil-free turbocharger unit; dosing; reliability; pneumotransport; flowmeter; mixing; loose material; energy efficiency

Abstracts

In the article prospects of perfection of technique and technology of bulk reception, storage and intrafactory transportation of flour at bakeries are considered. It is noted that at the majority of the country s bread-baking plants, the traditional method of transferring flour from the bulk storage warehouse to production is, to date, irrational, remained unchanged since the operation of the storage warehouses. They note their shortcomings in the energy losses associated with the multiple transport operations and duplication of storage operations. Incorrect accounting of the main raw materials at various stages of the process, underestimated productivity of transport lines using large production areas and workshops (zones), as well as loss of flour from spraying due to the use of outdated equipment - all this generally negatively affects the economic performance of production. Variants of transport-technological schemes in BHM warehouses and their layout are given, taking into account the modern industrial method of flour delivery. The possibility of using the developments of new technology, modern achievements of science and advanced experience in the field of PRTS-works with bulk cargo is considered. The rational arrangement of the technological equipment is offered at preparation of a flour for holiday in manufacture with systems of sieving, dosing, mixing and the account of the basic raw material, and also clearing of technological air. Positive aspects of using an energy efficient and highly resource pneumatic transport system with the use of a new generation compressor unit have been noted.

Authors

Ejvin Peter Sergeevich,

Turchaninova Tamara Petrovna, Candidate of Technocal Sciences, Kostyuchenko Marina Nikolaevna, Candidate of Technocal Sciences, Grechannikov Mihail Vladimirovich

Research Institute of bakery industry, 26 a, Bol'shaya Cherkizovskaya str., Moscow, 107053, tptour@mail.ru