СПОСОБ ПЛЮЩЕНИЯ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА ИЗ ЗЕРНОВЫХ СМЕСЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF CRUSHING FEEDING GRAIN FROM CEREAL MIXTURES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и может быть использовано для подготовки зерновых к скармливанию, может быть использовано при производстве зерновых смесей для животноводства, а также может быть использовано в линии по производству комбикормов с плющеным зерном.
Известен способ раздельной уборки зерновых культур и производства зернокормового сырья для животноводства [1]. Способ включает в себя обмолот зерновых культур в фазу его молочно-восковой спелости, перевозку зерна на механизированный ток, подачу транспортером в вальцовую плющилку, после плющения и распыления консерванта зерно перевозят в хранилище.
Недостатком способа является то, что при использовании двухступенчатого плющения высоковлажного зерна происходит налипание продуктов плющения на рабочие органы станка и забивание пространства между цилиндрической поверхностью основного вальца и криволинейным очищающим ножом, что срывает технологический процесс плющения, а использование одноступенчатого плющения зерна снижает качество плющеного продукта вследствие недостаточной степени плющения исходного зернового материала, особенно зерна с пониженной влажностью, а также низкая производительность и высокие энергозатраты из-за плохих условий захвата зерна вальцами.
Из уровня техники известен способ производства комбикормов для молодняка (поросят и телят) [2], заключающийся в увлажнении, пропаривании и плющении злаковых и бобовых культур, доля которых в составе комбикормов не ниже 60-70%. С уменьшением величины зазора между вальцами степень клейстеризации увеличивается, однако уменьшение зазора между вальцами приводит к снижению производительности и перерасходу электроэнергии, что отрицательно влияет на себестоимость комбикормов. В связи с этим технология плющения до настоящего времени не нашла широкого применения на комбикормовых предприятиях.
Известен способ производства зернокормовых смесей для животноводства [3]. Способ включает в себя очес колосовой части растений в фазу молочно-восковой спелости, сбор зернового вороха и его транспортировку на механизированную площадку. При этом зерновой ворох каждой культуры (пшеница, овес, горох и т.д.) укладывают раздельно затем, согласно рецепту, зерновые компоненты смешивают, зерносмесь плющат, обрабатывают консервантом и закладывают в герметичные хранилища с предварительным уплотнением.
Недостатки способа плющения те же, что и у вышеуказанного: при двухступенчатом плющении, высоковлажной зерновой смеси, налипание продуктов плющения на рабочие органы плющилки срывает технологический процесс, а при использовании одноступенчатого плющения зерновой смеси наблюдается расслоение смеси [4]. Крупные зерна валиком собираются над щелью, образованной вальцами, вращающимися навстречу друг другу, и плохо затягиваются. Увеличение щели между вальцами приводит к снижению качества готового продукта. В связи с этим рассматриваемая технология производства зернокормовых смесей для животноводства до настоящего времени не нашло широкого применения в животноводческих хозяйствах.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому является способ плющения фуражного зерна и устройство для его осуществления (патент РФ №2477178, 2013 г, В02С 4/06), при котором влажное зерно подается в питательный бункер вальцового станка, из него на основной валец. Для плющения зерна влажностью выше 28% плющилка настраивается на одноступенчатый режим. Для этого нижний валец вместе с криволинейным и нижним ножом и пружинами смещаются винтовым устройствам на максимально допустимое конструкцией станка расстояние от основного вальца, обеспечивая, таким образом, расширяющуюся наружу камеру смешивания плющеного зерна и консерванта. Высоковлажное зерно плющится основным и боковым вальцами, затем попадает в камеру смешивания, где смешивается с консервантам и выводится наружу для закладки на хранение. Для плющения зерна влажностью ниже 28% нижний валец, ножи и пружины смещают винтовым устройством к основному вальцу на технологически необходимое для второй ступени плющения расстояние от основного вальца. Процесс плющения осуществляется основными и боковым и основным и нижним вальцами, затем продукт попадает в камеру смешивания с консервантам и выводится наружу для закладки на хранение.
Недостатком данного способа плющения фуражного зерна и устройства для его осуществления является то, что процесс созревания зерна в колосе, а тем более на поле проходит неравномерно, поэтому зерно, поступающее на механизированную площадку для плющения, имеет широкий диапазон влажности. Отсюда следует, если вальцовый станок настроен для плющения зерна высокой влажности по одноступенчатой схеме, а в потоке зерна, поступающего в бункер вальцовой плющилки, вместе с высоковлажным зерном будет находиться зерно с пониженной влажностью, то степень плющения готового продукта будет низкая. Если же процесс плющения зерна осуществляется по двухступенчатой схеме, то присутствие в зерновом потоке, зерна с высокой влажностью может привести к срыву технологического процесса из-за налипания продуктов плющения на рабочие органы станка. Основным же недостатком данного способа является, то, что условия захвата частиц определяются диаметром вальцов и зазором между ними. Так при плющении зерновой смеси (пшеница, овес, горох, бобы и т.д.) вальцами, настроенными на плющение овса, из-за низкой захватывающей способности поверхностью вальцов крупных зерен произойдет расслоение приготовленной зерновой смеси, что приведет к снижению производительности и повышению энергоемкости процесса плющения зерновой смеси.
Для осуществления данного способа разработан вальцовый станок для плющения фуражного зерна (патент РФ №2477178, 2013 г., В02С 4/06), включающий в себя привод и кинематически связанные с ним основной, боковой и нижний вальцы, установленные на раме с возможностью смешения относительно друг друга для регулирования зазоров между ними, питательный бункер с установленными в нем питающим вальцом и регулировочной заслонкой, криволинейную направляющую пластину, очищающие ножи для каждого вальца, направляющую пластину, установленную за очищающим ножом нижнего вальца пластину со смонтированным на ней форсунками для подачи раствора консерванта, винтовое устройство для отведения вдоль рамы нижнего вальца от основного вальца, для увеличения зазора между ними и получения расширяющейся наружу камеры смешивания плющеного зерна и консерванта, образованной криволинейным очищающим ножом, направляющей пластиной, цилиндрической поверхностью нижнего вальца и пластиной, установленной за очищающим ножом нижнего вальца.
Недостатком этого устройства является сложность конструкции, представляющей собой практически два вальцовых станка с приводом каждого вальца и индивидуальными очищающими ножами. Рабочий процесс вальцов взаимосвязан, поэтому изменение настраиваемых параметров одной ступени неизбежно приводит к изменению параметров технологического процесса обеих ступеней, а следовательно, и к изменению качества готовой продукции. Конструкция питающего устройства не обеспечивает максимальную пропускную способность плющилки, так как не выполняется условие подвода зерна к вальцам со скоростью, равной окружной скорости вальцов [5], так как частицы одной культуры, а тем более разных культур отличаются коэффициентом парусности и имеют разное сопротивление воздушному потоку, а следовательно и скорость подвода к вальцам. Конструкция также непригодна для плющения зерновой смеси с широким диапазоном размера частиц из-за сложных условий их захвата вальцами.
Задачей заявляемого изобретения является разработка способа плющения зерновой смеси различных культур и устройства для его осуществления, обеспечивающих вне зависимости от диаметра вальцов и зазора между ними, стабильное захватывание и надежное защемление семян зерновых и бобовых культур с различным гранулометрическим составом и влажностью, а также создание мягкого режима процесса плющения фуражного зерна и зерновой смеси, обеспечивающего высокое качество получаемого продукта и снижение себестоимости его производства.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в предложенном способе плющения фуражного зерна и зерновой смеси подлежащее плющению влажное зерно или зерновая смесь различных культур из питательного бункера дозированно поступает в приемную зону, где происходит выравнивание слоя зерна и скорости компонентов, затем их надежный захват и защемление, которые осуществляются последовательно, начиная с самых крупных, затем постепенная их деформация по мере продвижения к вершине клиновидной зоны предварительного плющения, степень деформации зерновок регулируется зазором по вертикали между опорными вальцами лент, а окончательное плющение зерна завершается в основной зоне плющения.
Решение поставленной задачи достигается также и тем, что в известном устройстве для реализации предложенного способа плющения фуражного зерна и зерновой смеси в вальцовом станке, содержащем привод и кинематически связанные с ним основной и боковой вальцы, установленные на раме с возможностью смешения относительно друг друга для регулирования зазоров между ними, питательный бункер с установленными в нем питающим вальцом и регулировочной заслонкой, криволинейную направляющую пластину, очищающие ножи для каждого вальца, направляющую пластину, установленную за очищающим ножом со смонтированным на ней форсунками для подачи раствора консерванта, камеру смешивания плющеного зерна и консерванта, согласно изобретению основной и боковой вальцы, представляющие зону основного плющения, одновременно являются приводными барабанами двух ленточных транспортеров. Транспортеры с натяжными и поддерживающими вальцами расположены относительно друг друга так, что нижняя ветвь верхнего транспортера и верхняя ветвь нижнего транспортера по линии смыкания образуют клиновидную форму с рабочими зонами, которые постепенно переходят друг в друга: зона приема зерна, зона захвата, защемления и предварительного плющения зерна.
Отличительной особенностью предложенного способа является создание дополнительных рабочих зон, обеспечивающих возможность стабильного захвата и надежного защемления зернового материала с широким диапазоном размера и влажности зерен независимо от диаметра вальцов основной зоны плющения и зазора между ними, благодаря чему достигается возможность плющения фуражного зерна с разным гранулометрическим составом, а также зерновой смеси различных культур, создание мягкого режима плющения зерна, позволяющего значительно уменьшить ударные деформации зерна. Все это позволяет повысить производительность процесса плющения и качество плющеного продукта и снизить энергоемкость процесса плющения.
Отличительной особенностью предложенного устройства является создание рабочих зон, независимых от зоны основного плющения, позволяющих на поверхности верхней ленты нижнего транспортера выровнять скорость частиц зернового потока, подвести их к нижней ленте верхнего транспортера, затем лентами осуществить захват, защемление и деформацию зерновок в зависимости от их размера и степени продвижения к вершине конуса. Постепенная деформация зерновок в зоне предварительного плющения с дифференцируемым зазором по вертикали между поддерживающими вальцами позволяет осуществлять мягкий режим плющения, который обеспечивает выравнивание зерен по толщине перед подачей их в зону основного плющения, что позволяет расширить технические назначения предложенного устройства возможностью плющения как фуражного зерна, так и зерновой смеси с различным гранулометрическим составом. При этом контакт исходного зерна и готового продукта осуществляется с поверхностью лент.
Предложенный способ плющения фуражного зерна и зерновой смеси различных культур и устройство для его осуществления - вальцовый станок - решают задачу изобретения следующим образом. Доставленное после очеса или обмолота зерно различных культур в фазе молочно-восковой спелости после смешивания в необходимых пропорциях, согласно рецепту, подают для плющения и консервирования в предлагаемый изобретением вальцовый станок, настроенный следующим образом: входной размер зоны захвата устанавливают таким образом, чтобы осуществлялся стабильный захват частиц самой крупной фракции смеси и надежное их защемление с последующей деформацией за счет линейного давления, создаваемого лентами транспортеров в клиновидной зоне, которое увеличивается по мере продвижения зерновок к вершине клина, что обеспечивает выравнивание по толщине зерновок по толщине перед поступлением их в основную зону плющения, значительно уменьшая ударные деформации зерна и энергоемкость процесса плющения. Мягкие режимы уменьшают слипаемость зерновок, предавая привлекательность готовому продукту, и обеспечивают повышение его поедания и перевариваемости. Когда для деформации зерна в зоне предварительного плющения требуется больше усилия для создания мягкого режима плющения, например, по мере созревания зерна, а также при плющении зерновой смеси после термической обработки [3], упругость стенок клиновидной зоны обеспечивается регулировкой зазора по вертикали, между парами поддерживающих вальцов.
Исходя из вышеизложенного новое техническое исполнение вальцового станка приводит к возможности выполнения нового способа плющения зерна, за счет которого получен новый технический результат: возможность плющения зерна одной культуры с разным гранулометрическим составом, а также зерновой смеси, составленной из семян различных культур, а мягкий режим плющения обеспечивает стабильное и надежное протекание технологического процесса при качестве получаемого корма, соответствующего зоотехническим требованиям, снижение энергозатрат и себестоимости производства плющеного корма.
Следовательно, предложенный способ плющения зерна и зерновой смеси и устройство для его осуществления - вальцовый станок - решают поставленную перед изобретением задачу: независимо от диаметра вальцов и зазора между ними обеспечивают стабильный захват зерновых компонентов и надежное протекание технологического процесса получения плющеной зерновой смеси из различных культур (пшеницы, ячменя, овса и гороха) вне зависимости от размеров и влажности поступающих на плющение зерновых компонентов; повышают качество получаемого продукта и снижают себестоимость его производства.
На фиг. 1 приведена схема рабочих зон разрабатываемого вальцового станка: I - зона приема зерна, II - зона захвата, III - зона защемления, IV - зона предварительного плющения зерна, V - зона основного плющения зерна, а на фиг. 2 приведена его конструктивно-технологическая схема.
Вальцовый станок состоит из рамы 1, питательного бункера 2, с регулировочной заслонкой 3, питающего вальца 4, направляющей пластины 5, нижнего 6 и верхнего 7 ленточных транспортеров, приводных вальцов 8 и 9, натяжных вальцов 10 и 11, при этом приводной валец 9 нижнего транспортера установлен на неподвижных опорах, а приводной валец 8 верхнего транспортера установлен на раме 1 с возможностью регулировки межвальцового зазора между вальцами 8 и 9, натяжные вальцы транспортеров 10 и 11 установлены на раме с возможностью смещения вдоль нее винтовыми механизмами для натяжения лент. Кроме того, натяжной валец 10 верхнего транспортера установлен на раме 1 с возможностью смещения его относительно нижнего транспортера 6, для обеспечения надежности захвата крупных частиц. Поддерживающие вальцы 12, 13, 14, 15 установлены на раме с возможностью регулировки зазора между вальцами 12 и 14, 13 и 15 по вертикали, необходимого для предварительной деформации зернового материала в зависимости от его влажности и размера компонентов. Очищающие ножи 16 и 17 установлены у ленты напротив приводного вальца верхнего транспортера и у ленты напротив приводного вальца нижнего транспортера соответственно. За очищающими ножами смонтированы пластины 18 и 19, образующие камеру смешивания плющеного зерна и консерванта, на пластине смонтированы форсунки 20. Привод вальцов 8 и 9 осуществляется от электродвигателя 21 через клиноременную передачу 22 и натяжного ролика 24, вальца 4 от натяжного вальца 10 через цепную передачу 23 и натяжную звездочку 25. Производительность вальцового станка определяется линейной скоростью лент транспортеров.
Способ плющения фуражного зерна и зерновой смеси и устройство для его осуществления включает в себя следующее.
Зерно или зерновую смесь в фазе молочно-восковой спелости подают для плющения и консервирования в вальцовый станок, настроенный следующим образом: натяжной валец 10 верхнего транспортера 7 смещают винтовым устройством относительно верхней ленты нижнего транспортера 6 на расстояние, обеспечивающее стабильный захват частиц самой крупной фракции зерновой смеси, зазоры между поддерживающими вальцами 12 и 14, 13 и 15 по вертикали устанавливают в зависимости от необходимого линейного усилия лент, которое определяется влажностью исходного зерна, чтобы обеспечить постепенную деформацию зерна при его движении к основной зоне плющения. Высоковлажная зерновая смесь из питательного бункера 2 попадает на верхнее полотно нижнего транспортера 6, в зону приема и подводится к зоне захвата, где зерна смеси захватываются и надежно защемляются верхним полотном нижнего транспортера 6 и нижним полотном верхнего транспортера 7 последовательно, в зависимости от их крупности, деформируются, выравниваясь по толщине за счет нарастающего линейного давления лент транспортеров, и подаются в зону основного плющения вальцами 8 и 9, затем попадают в камеру смешивания, где смешиваются с консервантом и выводятся наружу для закладки на хранения. Чтобы обеспечить необходимую степень деформации зерна с пониженной влажностью в зоне предварительного плющения, зазор между поддерживающими вальцами по вертикали выставляется дифференцированно с уменьшением к вершине клина, что обеспечивает деформацию зерна в мягком режиме. После предварительного и основного плющения зерно попадает в камеру смешивания, где смешивается с консервантом и выводится наружу для закладки на хранения.
Сущность изобретения заключается в следующем: новый полезный технический результат получен за счет применения нового способа, полученного новым техническим исполнением вальцового станка: техническое исполнение вальцового станка приводит независимо от диаметра плющильных вальцов основной зоны плющения и зазора между ними к возможности стабильного захвата и надежного защемления зерен как одной культуры с разным гранулометрическим составом, а также и зерновой смеси различных культур вне зависимости от их размеров и влажности зерна, за счет создания дополнительных рабочих зон, что приводит к новому техническому результату: в одном вальцовом станке обеспечивается надежное протекание технологического процесса плющения зерна одной культуры при соответствующем качестве получаемого корма, отвечающего зоотехническим требованиям, и плющение зерновой смеси различных культур, которое приводит к получению более качественного продукта - плющеной консервированной зерновой смеси - при снижении энергозатрат на единицу степени плющения и повышении производительности процесса плющения, все это вместе приводит к снижению себестоимости производства плющеного зернового корма.
Таким образом, использование предлагаемого способа плющения зерна и зерновой смеси и устройство для его осуществления - вальцового станка - решает поставленные перед изобретением задачи: независимо от диаметра плющильных вальцов основной зоны плющения и зазора между ними обеспечивает стабильный захват и надежное защемление зерен с широким диапазоном их размера, создает мягкий режим протекания технологического процесса получения плющеной зерновой смеси из различных культур вне зависимости от размеров и влажности зерен, снижает себестоимость производства и повышает качество получаемого продукта.
Источники информации
1. Патент RU 2286664 С1 от 2006 г., МПК А01Д 91/04.
2. Афанасьев А, Остриков А, Василенко В. Линия но производству комбикормов с плющеным зерном // Комбикорма №11. 2013 г., с. 43-50.
3. Патент RU 2490860 С1 от 2011 г., МПК А01Д 91/00.
4. Дешко В.И. Исследование и обоснование режимов плющения зерна после влаготепловой обработки// Автореф. на соиск. уч. степ, к.т.н. – 1978 г., с. 19.
5. Сысуев В.А., Совиных П.А., Казаков В.А. Исследования технологических параметров движения в двухступенчатой плющилке зерна // Достижения науки и техники АПК. М., 2014 г. №14, с. 47-49.