Россия
Красноярск, Россия
Цель исследования – совершенствование технологии смешивания проб зерна с использованием запатентованного изготовленного статического смесителя. Задачи: изучить технологию смешивания зерна в многоступенчатом статическом смесителе; определить равномерность и однородность смешивания. Приведены материалы по результатам исследования формирования средних проб из партии зерна, прошедших удаление влаги на зерносушительном оборудовании до влажности 14 %. Экспериментальные исследования по формированию средней пробы проводились с использованием нового технологического оборудования, авторские права защищены патентом на полезную модель Российской Федерации № 202890 «Статический смеситель лабораторный». Средняя проба формировалась из 15 точечных проб, отобранных из разных мест партии зерна. Смешивание зерна из отдельных точечных проб производилось путем засыпания зерна в приемный бункер смесителя, из которого оно затем под действием сил тяжести начинает движение сверху вниз по конусной системе смесительных элементов, размещенных в цилиндрическом корпусе, на центральной оси которого последовательно установлены конусные смесительные элементы, каждый из которых выполнен в виде замкнутых полусфер, установленных на стоиках, закрепленных на конусных приливах, в которых выполнены проходные отверстия, для обеспечения непрерывного движения смешиваемых семян зерновых культур. В результате смешивания на разработанном смесителе получены 4 образца средних проб, содержание которых показало, что состав смешанных образцов содержит необходимое количество зерен от точечных проб с отклонением: в первом образце +1,2 %; во втором образце – 1,2; в третьем образце – 0,6 и в четвертом образце +0,6 %, что соответствует нормативам ±5 %.
отбор проб зерна, статический смеситель, средняя проба, зерносушение
Введение. Для определения качества партии зерна, поступающего на хранение после сушки, на зерносушильных предприятиях производится отбор проб зерна для комплексного исследования состояния зерна и возможности его закладки на длительное хранение. Отбор точечных проб зерна является первым и важным шагом оценки качественных показателей зерна, для целей единого подхода к требованиям по отбору проб зерна используется ГОСТ 13586.3-2015 «Зерно. Правила приемки и методы отбора проб» [1]. В приложении к данному стандарту был приведен перечень ручного и механизированного оборудования для отбора точечных проб: различные конструкции пробоотборников и щупов [2]. Согласно требованиям данного ГОСТ, из каждой партии зерна после технологической обработки на зерносушильных установках для исследования формируется из точечных проб средняя проба, которая должна отражать качество всей партии зерна. Технологическая рабочая операция по составлению средней пробы является сложным процессом и требует тщательного количественного контроля по равномерному содержанию в средней пробе зерен от каждой отдельно взятой точечной пробы зерна в разных точках партии зерна, подготовленного для длительного хранения [3].
В практической деятельности зерноперерабатывающих предприятий используется ряд методов для получения средней пробы. Наиболее широкое распространение получило составление средней пробы вручную, а также используемое специальное оборудование в виде анализатора У1-ЕАЗ и делитель Гусева. Известные методы имеют большую трудоемкость и низкое качество смешивания при увеличении объема выборки до 3 кг [4–7].
Учитывая широкое применение различных методов смешивания зерна для получения средней пробы, были проведены научно-исследовательские работы для совершенствования технологии и разработки нового технологического оборудования, предназначенного для снижения затрат рабочего времени на процесс смешивания и увеличения качества перемешивания зерна при взятии проб по всей поверхности партии зерна, прошедшего сушку.
Цель исследования – совершенствование технологии смешивания проб зерна с использованием нового оборудования, изготовленного по полезной модели на изобретение № 202890.
Задачи: изучить технологию смешивания зерна с активным перемешиванием массы при направленном падении сверху вниз по сферическим поверхностям многоступенчатого статического смесителя; получить результаты по равномерному смешиванию отдельных проб из различных точек исследуемой партии зерна.
Объекты и методы. Объектом исследования является зерно пшеницы, поступающее на длительное хранение после его обработки по удалению влаги на зерносушильном оборудовании, согласно ГОСТ 9353-2016 «Пшеница. Технические условия» [8] и ГОСТ 13586.3-2015 «Зерно. Правила приемки и методы отбора проб» [1]. Исследования по формированию средней пробы проводились путем отбора двух контрольных образцов проб по 1000 зерен в каждом из всех точечных проб партии, причем первый контрольный образец красился в зеленый цвет, затем пробы зерна засыпались в многосекционный бункер разработанного статического смесителя. Кинематическая схема статического смесителя приведена на рисунке [9].
Кинематическая схема статического смесителя
Смешивание точечных проб зерна в статическом смесителе осуществляется следующим способом. Многосекционный разделитель 3 устанавливается в бункер 2, при этом запорный клапан 4 закрывает выходное отверстие 5. В отдельные секции многосекционного разделителя 3 засыпаются пробы зерна, подлежащие смешению, и затем многосекционный разделитель 3 вместе с запорным клапаном 4 извлекается из бункера 2. При открытии запорного клапана 4 зерно самотеком поступает в выходное отверстие 5, и при этом начинается процесс смешения различных проб зерна. После прохождения выходного отверстия 5 частично смешенное зерно попадает на установленную полусферу 6, по которой зерно расыпается по поверхности на 360°, образует отдельные небольшие потоки и попадает на конус 8, закрепленный на стенке корпуса 1, по которому зерно ссыпается к центру, беспрепятственно проходя отдельно стоящие стойки 7, закрепленные на конусах 8, и через отверстие 9 высыпается на полусферу 10, при этом происходит активное перемешивание зерна за счет перераспределения непрерывно двигающихся с разными скоростями потоков по полусфере 6 и наклонных конусов 8. Смесь зерна, попавшего на полусферу 10, рассыпается по поверхности на 360° и попадает на конусы 12, по которым зерно ссыпается к центру, проходит отдельно стоящие стойки 11 и через отверстие 13 высыпается на полусферу 14, рассыпается по поверхности на 360° и попадает на конусное дно 16 цилиндрического корпуса 1, по которому зерно ссыпается к центру, проходит отдельно стоящие стойки 15, через выходное отверстие 17 и выходной патрубок 18 высыпается в приемную емкость 19, расположенную под конусным дном 19 корпуса 1, установленного на опорах 20 [9].
Результаты и их обсуждение. Технология формирования средней пробы на разработанном статическом смесителе предусматривает трехкратное повторное смешивание. Рабочие операции повторного смешивания зерна производятся путем взятия смешенного зерна из приемной емкости 19 и засыпания обратно в бункер 2, при открытии запорного клапана 4 зерно повторно проходит процесс смешивания. После трехкратного повторного смешивания зерно из емкости 19 высыпали на стол с гладкой поверхностью, распределяли линейкой в виде квадрата и разделяли на 4 равнобедренных треугольника, которые обозначали как проба один, два, три и четыре. В каждой пробе определялось наличие окрашенных и неокрашенных зерен, результаты экспериментальных исследований приведены в таблице.
Результаты экспериментальных исследований смешивания проб зерна
|
Номер пробы |
Планируемое кол-во зерен в партии, шт. |
Фактическое кол-во зерен в парии, шт. |
Окрашенных |
Неокрашенных |
|
1 |
500 |
506 |
251 |
255 |
|
2 |
500 |
494 |
249 |
245 |
|
3 |
500 |
497 |
250 |
247 |
|
4 |
500 |
503 |
251 |
252 |
Анализ таблицы показывает, что фактическое количество зерен в каждой партии отличается от планового количества, так, в пробе 1 увеличено на 1,2 %, в пробе 2 уменьшено на 1,2 %, в пробе 3 уменьшено на 0,6 % и в пробе 4 увеличено на 0,6 %, причем разброс отклонения окрашенных и неокрашенных зерен также незначительны и находятся в пределах ±5 %, что допустимо согласно требованиям ГОСТ 13586-2015.
Заключение
- Применение технологии смешивания зерна в статистическом смесителе путем движения зерна сверху вниз под действием сил тяжести обеспечивается установкой многоступенчатых сферических смесителей.
- Результаты исследования статистического смесителя показали, что разброс смешивания зерен из отдельных проб в сформированной средней пробе для исследования качества зерна находится в пределах норматива, который составляет ±5 %
1. ГОСТ 13586.3-2015. Зерно. Правила приемки и методы отбора проб. М.: Стандартинформ, 2019. 17 с.
2. Леонова Т.А. О новом межгосударственном стандарте ГОСТ 13586.3-2015 «Зерно. Правила приемки и методы отбора проб» // Контроль качества продукции. 2016. № 11. С. 19–21.
3. Агапкин А.М. Методика формирования средней пробы зерна и оценка ее качества // Товаровед продовольственных товаров. 2017. № 3. С. 49–56.
4. Волошин Е.В. Зерноведение. Качественная оценка качества зерна: метод. указания: в 2 ч. Ч. 2. Оренбург: ОГУ, 2019. 72 с.
5. Невзоров В.Н., Янова М.А., Чепелев Н.И. Оценка технического уровня и тенденций развития новых направлений по разработке оборудования для отбора проб зерна // Вестник КрасГАУ. 2020. № 12 (165). С. 195–200.
6. Практикум по общей технологии отрасли (оценка качества сырья): учеб. пособие / Е.И. Пономарева [и др.]. Воронеж: Научная книга, 2017. 300 с.
7. Технология и оборудование биотехнологической переработки зерна злаковых культур / В.Н. Невзоров [и др.]; Красноярс. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2019. 148 с.
8. ГОСТ 9353-2016. Пшеница. Технические условия. Дата введения 2017-07-01 М: Стандартинформ, 2017. 12 с.
9. Пат. 202890 Российская Федерация, МПК В01F 5/06 B01F 1/18. Статический смеситель лабораторный / Невзоров В.Н., Янова М.А., Мацкевич И.В.; заявитель и патентообладатель Красноярский государственный аграрный университет. № 2020127661; заявл. 18.08.2020; опубл. 11.03.2021, Бюл № 8.
