Дробильно-сортировочные машины

Дробильно-сортировочно-очистительные машины (дробильно-очистительные машины) предназначены для дробления обжаренных или полуобжаренных какао-бобов в крупку вместе с какаовеллой, разделения смеси на фракции и отделения какаовеллы от крупки. Эти машины имеют дробящие рабочие органы в виде рифленых валков, дисков, дробилок ударного действия, граненых валков. Деление крупки с какаовеллой на фракции во всех машинах производится на ситах. Имеется два варианта разделения. В первом варианте сначала выделяются мелкие фракции, а затем крупные, т. е. идет выделение от мелких фракций к крупным. Во втором варианте отделяются сначала крупные фракции, а затем мелкие. В первом варианте соблюдается последовательное расположение сит, а во втором – параллельное. Во всех машинах какаовелла от крупки отвеивается воздухом.

К первому типу относится машина «Нагема» (Германия) типа 88/1 (рис. 11.23, а). Обжаренные и охлажденные какао-бобы загружают в воронку 1. Элеватор 4 подает их наверх. В наклонной течке элеватора какао-бобы проходят над магнитом, который задерживает металлопримеси. Затем бобы попадают на шелушитель 5, который разрывает оболочку и дробит ядро в крупку. Смесь оболочки и крупки поступает на наклонное сито, расположенное в корпусе 6 и совершающее продольные колебания от эксцентрикового механизма. Сито состоит из нескольких участков с постепенно увеличивающимися отверстиями, следовательно, оно сортирует смесь от меньшего размера к большему. Количество участков зависит от желаемого числа фракций крупки. Чаще всего сита имеют семь участков со следующими размерами отверстий (мм): 1´1; 2,5´2,5; 3´3; 4´4; 5´5; 6´6; 8´8. Каждая фракция поступает в аспирационную колонку 7.

Рис. 11.23. Дробильно-сортировочно-очистительная машина

с последовательно расположенными ситами:

а – общий вид; б – технологическая схема процесса отделения какаовеллы в аспирационном канале

Крупка из всех аспирационных каналов попадает на сборочный шнек 8. Какаовелла собирается с противоположной стороны. Воздух через аспирационные колонки нагнетается вентилятором 3. Очистка отработанного воздуха производится в циклонах 2. Шкаф 9 служит для управления машиной.

Отделение какаовеллы от фракции крупки показано на рис. 11.23, б. На сите 1 крупка с оболочкой делится на несколько фракций. Каждая проходовая фракция 2 поступает в аспирационную колонку 4 и пересыпается с вышерасположенной наклонной полки 3 на нижерасположенную, пока не достигнет отводящего лотка 5 и сборного шнека 6. Продукт в полете продувается воздухом, который движется в направлении, показанном стрелками на рисунке. Скорость воздуха в каждой аспирационной колонке подбирается такой, чтобы отвеивалась только оболочка от фракции. Нужную скорость воздуха устанавливают, поднимая или опуская заслонку 11. Заслонка 12 регулирует количество воздуха в воздушном канале 13.

Из аспирационной колонки воздух с оболочкой и небольшими крупинками ядра поступает в расширительную камеру 8. Здесь скорость воздуха уменьшается вследствие увеличения сечения. Захваченные воздухом частицы мелкой крупки оседают на дно. Из этого канала их выводит шнек 7. Оболочка оседает на дно камеры 10, т. к. здесь скорость воздуха значительно уменьшается из-за большого сечения камеры. Заслонка 11 улучшает очистку воздуха от оболочки, заставляя взвешенные частицы уйти вниз под действием центробежной силы, которая появляется при сгибании заслонки. Воздух, почти освобожденный от взвешенных частиц, поступает в канал 13, далее через вентилятор и циклон в атмосферу. Оболочка из камеры 10 выходит через шлюзовой затвор 9. Затвор 9 устраняет подсос воздуха в камеру 10 и не препятствует выходу скопившейся оболочки. Сход с сита в виде недробленых бобов поступает на шнек, который транспортирует их вновь в воронку машины.

Обычно самая мелкая фракция крупки содержит большее количество какаовеллы, а соответствующая фракция какаовеллы имеет значительную примесь крупки. По этой причине в некоторых машинах не предусматривается аспирационная колонка для самой мелкой фракции. Эта фракция собирается с какаовеллой. Ее выход в хорошо отрегулированной машине не превышает 0,5 %. Эту фракцию используют как добавку в низкосортный шоколад и начинку.

В состав данной машины входит ударная дробилка. Другие машины имеют дисковые дробилки.

В дисковой дробилке (рис. 11.24, а) шнек 1 равномерно подает какао-бобы в зазор между двумя дисками 2, которые вращаются в одну сторону, но с разной скоростью. Зазор между дисками не менее 5 мм.

Рис. 11.24. Дробилки: а – дисковые; б – валковые

Валковая дробилка (рис. 11.24, б) состоит из двух валков 1 и 2 с кольцевыми пазами. Валки имеют одинаковый диаметр. Между собой они соединены шестернями с одинаковым числом зубьев. Один валок 2 можно приближать к другому при помощи винтов. Обычно между валками имеется зазор не менее 5 мм.

Дробильно-сортировочно-очистительная машина, в которой сортировка производится от крупной фракции к мелкой, т. е. с параллельно расположенными ситами, показана на рис. 11.25, а. Обжаренные какао-бобы загружаются в воронку 1 нории 2, которая подает их в вибрационный питатель 3. Из питателя бобы равномерно поступают в дробилку 4. Из нее смесь крупки и какаовеллы ссыпается в ситовый корпус 5. Корпус опирается на пружины 11 и колеблется от самобалансного механизма 13. Скорость воздуха в каждом сепарационном канале регулируют рукоятками 6. Для наблюдения за ходом процесса на ситах служат окна 12. Через окна 7 визуально наблюдают за процессом в осадительных камерах. Вся отвеенная мелочь какаовеллы оседает в циклоне 8 и собирается в сборнике 10. При смене сборника рукояткой 9 закрывают заслонку в циклоне.

Схема рассмотренной машины приведена на рис. 11.25, б. Загруженные в воронку 1 какао-бобы подаются норией 2 на вибрационный питатель 3.

Он равномерно питает бобами дробилку с шестигранными валками 4, которые вращаются навстречу друг другу с одинаковой скоростью.

Рис. 11.25. Дробильно-сортировочно-очистительная машина с параллельным расположением сит: а – общий вид; б – технологическая схема процесса в машине

Валки лишь раздавливают какао-бобы. Полученная смесь крупки и какаовеллы ссыпается на сито 5. Через его отверстия не проходят только нераздробленные какао-бобы. Они движутся по ситу сходом и по каналу 15 возвращаются в норию, а затем поступают на повторное измельчение. Сходящие с сита раздробленные какао-бобы в конце сита 5 продуваются воздухом, который уносит крупную какаовеллу в осадительную камеру 6. В осадительной камере в результате снижения скорости какаовелла оседает на дно, где расположен шнек 7, выводящий ее из камеры в специальную емкость.

Проход с сита 5 попадает на нижерасположенное сито 9. Отверстия в этом сите меньше, чем в предыдущем. На нем отделяется крупная крупка и крупная какаовелла. Они движутся сходом по ситу в течку 10. В конце сита воздух от схода отвеивает крупную какаовеллу и уносит ее в осадительную камеру 8. Там она оседает и выводится из камеры в сборник. Проход с сита 9 попадает на следующее сито с еще меньшими размерами отверстий и т. д.

Сход с каждого сита продувается воздухом. Проход с нижнего сита, представляющий собой самую мелкую смесь крупки с какаовеллой, по лотку 14 направляется в течку, а оттуда в сборник для самой мелкой фракции. Эту фракцию используют для начинок. Процесс отвеивания какаовеллы от фракции крупки регулируется заслонкой 11 в каждой осадительной камере. Для всех аспирационных каналов установлен один вентилятор 13, производительность которого можно регулировать заслонкой 12.

Техническая характеристика дробильно-сортировочно-очистительных машин приведена в табл. 11.2.

Таблица 11.2. Техническая характеристика дробильно-сортировочно-очистительных машин

Показатель	Тип машины, фирма
88/1, «Хайденау» (Германия)	RCM7, «Карле и Монтанари» (Италия)	«Бауэрмейстер» (Швейцария)
Производительность, кг/ч
Число фракций
Потребная мощность, кВт	9,8	5,1
Габаритные размеры, мм	6125´5500´3320	4000´1700´2800	5600´1700´3940
Масса, кг

Ситовая часть дробильно-сортировочно-очистительной машины рассчитывается так же, как и у воздушно-ситовых сепараторов.

В дробильно-сортировочно-очистительных машинах полного разделения фракций получить невозможно.

Инженерные расчеты. Полноту разделения удобно характеризовать коэффициентом извлечения компонента из данной фракции:

,

где j₁₁ – коэффициент, показывающий долевое содержание первого компонента в первой фракции, %; j₀₁ – коэффициент, показывающий долевое содержание первого компонента в исходной смеси, %; В ₁ – относительный выход первой фракции.

Предельная скорость движения боба по ситу v (м/с) ориентировочно определяется по эмпирической формуле

,

где d – средний диаметр наименьших частиц во фракции, проходящей через сито, мм.

Чтобы пришло вдохновение, необходимо соединение нескольких маловероятных событий: наличие трудной задачи, взволновавшей до глубины души. Ощущение, что именно ты сможешь ее решить, владение техникой, достаточное для решения задачи, опыт решения более легких задач подобного рода в прошлом, безупречное здоровье, чтобы выдержать длительную бессонницу или полубессонницу, и наконец, полное отречение от посторонних забот. Но самое главное, необходимо иметь огромное мужество, чтобы поверить в свои результаты, как бы они ни расходились с общепринятыми, чтобы не испугаться собственных выводов и довести их до конца. Сколько замечательных работ было брошено неоконченными из-за недостатка смелости! Мигдал Аркадий Бейнусович (1911–1991), физик-теоретик, академик АН СССР