У борошномельному виробництві помелом називається сукупність технологічних операцій з подрібнення зерна на борошно, під час яких намагаються повністю добути із зерна ендосперм у вигляді борошна або подрібнити на борошно все зерно.
Комплекс машин, якими подрібнюють зерно в борошно, називають млинами і являються головною складовою борошномельних заводів або комбінатів. Допоміжним обладнанням заводів являються склади та елеватори для зерна і готової продукції. Будівля борошномельного заводу – п’яти – семиповерхова, з розміщенням машин по поверхах. Зверху вниз з машини на машину зерно передають по принципу самопливу, а наверх піднімають норіями.
Подрібнення зерна – одна з найбільш енергомістких операцій. Вона полягає у руйнуванні твердих тіл під дією ударних або стираючих зовнішніх сил.
Розрізняють два види подрібнення:
– просте, за якого всі складові частини зерна подрібнюються рівномірно для одержання однорідної суміші, і
– вибіркове, коли тверді тіла, неоднорідні за складом, руйнуються для отримання певних частин, які входять до складу даного тіла. В цьому випадку подрібнення проходить багаторазово, з тим щоб досягти більш повного видалення вказаних часток.
Основні принципи помельного процессу:
– безперервність,
– послідовність і
– паралельність ведення технологічних операцій.
Помели бувають разові і повторювані (багаторазові). Останні, у свою чергу, поділяють на прості і складні. Сортове борошно можна отримати лише при повторюваних помелах, просте – при разових.
Разові помели. Це найпростіший спосіб подрібнення зерна на борошно, за якого зерно пропускають через подрібнювальний механізм або машину (жорнові постави, молоткові дробарки) для одержання борошна. При такому способі подрібнення зерна в борошно потрапляють усі складові зернівки разом з ендоспермом, що надає йому темного кольору.
Зерно при разових помелах подрібнювали на жорнах, зроблених з природного або штучного каменю. Одне із жорен закріплюється нерухомо (лежень), а друге (бігунок) – обертається з коловою швидкістю 1 0…12 м/с. Зерно засипається в отвір у центрі бігунка і при обертанні останнього затягується в простір між жорнами. На робочійчастині жорен за певними правилами насічені борозенки завглибшки 7…1 2 мм, тому зерно при надходженні розтирається між жорнами до стану борошна. Продуктивність жорнового посаду 100…1 25 кг зерна за добу на 1 см діаметра жорен. Останні виготовляють діаметром 55, 76, 100 і 1 20 см. Отже, при діаметрі жорен 1 м продуктивність сягає приблизно 10…1 2 т борошна за добу. Для поліпшення якості борошна разового помелу з нього відбирають деяку кількість крупних оболонок – висівок. Суміш подрібнених продуктів, яку одержують після подрібнення зерна, просівають на буратах (призматичних чи циліндричних рамах, обтягнутих шовковими або металотканими ситами з певними розмірами вічок) і відібрані сходом висівки спрямовуються окремим потоком. Борошно стає більш однорідним, внаслідок чого якість його поліпшується.
Повторювані помели – це більш досконалі способи помелу порівняно з разовими. Полягають у тому, що зерно подрібнюється не за один прохід, а поступово, послідовно проходячи через кілька розмелювальних машин. Багаторазові помели можна проводити різними способами:
– простим (одержують борошно з більшим вмістом часток оболонок) і
– складним (виробляється борошно з меншим вмістом оболонок зерна, тобто кращої якості).
Метою сортового помелу є подрібнення зерна та відокремлення зовнішніх оболонок, тому основна вимога до процесу подрібнення зерна пшениці і жита при сортових помелах зводяться до одержання максимальної кількості проміжних продуктів у вигляді крупок і дунстів високої якості, їх шліфування та повного подрібнення на борошно.
В борошномельній промисловості при помелах зерна пшениці та жита в обойне борошно використовують метод простого подрібнення, при складних помелах для отримання сортового борошна високої якості — метод вибіркового подрібнення.
Процес подрібнення зерна при сортових помелах складається із трьох етапів:
1) крупоутворення з вимолотом оболонок (драний процес);
2) збагачення проміжних продуктів (шліфовочний процес);
3) тонке подрібнення збагачених проміжків продуктів з вимолотом залишків оболонок (помольний процес).
Розглядаючи подрібнення зерна як основу технологічного процесу на борошномельних заводах, не слід забувати процес сортування, без якого неможливе сучасне виробництво борошна. Тому кожний етап, у свою чергу, складається із систем, кількість яких визначається видом помелу і технічним оснащенням заводу На сучасних борошномельних підприємствах використовують різноманітне розмельне обладнання для одержання борошна з зерна. Найбільш поширені – вальцові станки (рис. 2.3). Вальцьовий станок разом з розсівом утворює систему.
Вони бувають драними і розмельними. Системи, на яких подрібнюють зерно і його часточки, називаються драними, або крупо-утворювальними, і позначаються римськими цифрами (І, II, III і т.д.). Системи, на яких подрібнюють проміжні продукти (крупки і дунсти), мають назву розмельних і позначаються арабськими цифрами (1, 2, 3 і т.д.).
Драний процес призначений для дроблення зерна до крупок і дунстів. Він здійснюють на вальцьових верстатах, головними робочими органами якого є 2 циліндричні чавунні вальця однакового діаметра, розташовані під кутом і які обертаються назустріч один одному з різними швидкостями. Співвідношення швидкостей валків становить К=2,5. Поверхня вальців рельєфна, проміжок між ними встановлюється залежно від необхідної величини крупності помелу. Зерно потрапляє між валками, затримується нижнім вальцем, який має меншу швидкість обертання, піддається деформацію зсуву і стиску і сколюється, розтирається рифлями верхнього вальця, який обертається з більшою швидкістю. В драному процесі беруть участь чотири – шість систем вальцьових станків (І, II і ін.). Чим більший номер системи, тим мілкіші рифлі у валків і тим менша щілина між ними.
Отримані крупки і дунсти значно відрізняються між собою не тільки за розмірами (розмір часточок від 0,35 до 1,15 мм, а дунстів від 0,17 до 0,30 мм), а і за добротністю, тобто відносним вмістом ендосперму та оболонок. Якщо ці суміші відразу подрібнити на вальцьових станках, то якість виробленого борошна буде низькою через потрапляння в нього оболонок. Тому основне призначення наступного процесу сортування крупок і дунстів за добротністю – розділення їх за якістю.
Відділення часточок, якість яких близька до якості ендосперму, необхідне для того, щоб одержати максимальну кількість високоякісного борошна з мінімальним вмістом у ньому подрібнених часточок оболонок зерна.
Процес сортування крупок і дунстів за добротністю називається процесом збагачення, який здійснюється на ситовійних машинах. Вони знаходяться після кожного вальцьового станка і являють собою набір сит різних розмірів, які розташовані одне під одним. Процес сортування по якості може бути одноразовим чи багаторазовим, послідовним чи паралельним. Добротні продукти направляються на домелювання, крупки з частками оболонок – на шліфування, з подальшим сортуванням.
На ситовійних машинах просіювання суміші здійснюється на плоских решетах в умовах висхідного потоку повітря. Під дією потоку повітря та прямолінійно-зворотного руху ситового корпуса різні компоненти суміші розшаровуються. Повітря, що засмоктується з підрешітного простору, пронизує всі три яруси решіт і надходить в аспіраційну систему. У міру розпушування шару продукту повітрям часточки з найбільшою густиною перемішуються вниз до решіт, а часточки з найменшою густиною та найбільш шорсткі – вгору. Часточки, що мають більшу густину і багаті на ендосперм (низькозольні), швидко опускаються на поверхню решіт і просіюються. При просіюванні отримують 2 фракції: схід, який складається із частинок, що не пройшли через отвори сита, і прохід, який складається із частинок, що пройшли через сито. Верхній схід є найбільш крупною фракцією з розміром частинок 1,0… 1,6 мм. Наступні за величиною фракції називаються крупками (розмір частинок 0,31…1,0 мм) і дунстами (розмір частинок 0,1 6…0,31 мм). Сама дрібна фракція – борошно, розмір частинок менше 0,16 мм.
В результаті збагачення з кожної ситовійної системи можна одержати 5…6 продуктів, різних за крупністю та якістю (один-три сходи і один-чотири проходи). Збагачені в ситовійних машинах крупки залежно від якості надходять на верстати шліфувальних і розмельних систем для подальшого подрібнення. Товарний продукт, який називають манною крупою, є однією з середніх крупок, яку після ситовідвіювальних машин не домелюють, а відправляють до складу готової продукції. Відбір манної крупи – 3 %. Шліфуванням у борошномельному виробництві називається звільнення крупок (крупних, середніх, дрібних) від залишок оболонок пропусканням через вальцьові станки. При сортових помелах пшениці залежно від продуктивності заводу використовують 5 шліфувальних систем. Після шліфування великі крупинки стають середніми, середні – дрібними, а дрібні – дунстами. Режим роботи шліфувальних систем має забезпечувати якнайповніше відокремлення оболонок від крупок з найменшим подрібненням останніх та мінімальним утворенням борошна (не більше 12…1 5 %).
Завершальним етапом у технологічному процесі виробництва борошна є розмельний процес – подрібнення на борошно крупок та дунстів, одержаних у драному і шліфувальному процесах і звільнених від оболонок при збагаченні. Подрібнення крупок і дунстів в борошно також здійснюють на вальцевих станках вальці у яких шершаві, а К=1,5. Зерно послідовно подрібнюють на декількох (3…4) вальцьових станках, після кожного станка суміш просіюють і відбирають борошно у вигляді проходу з нижнього сита. Більш крупні сходи з сит потрапляють на наступну пару вальців. Таку операцію повторюють до тих пір, поки всі частини не перетворяться у борошно. Ефективність подрібнення зернових продуктів в вальцьових станках визначається типом розмелювання, структурно-механічними та технологічними властивостями зерна. Серед останніх найбільший вплив мають склоподібність та вологість зернової маси.
Вибір кількості розмельних систем залежить від продуктивності борошномельного заводу, виду помелу, міцності подрібнених продуктів, стану розвитку драного, ситовійного і шліфувального процесів. При сортових помелах пшениці необхідно 8-1 4 розмельних систем.
Продукти подрібнення зерна пропускають крізь розсійники для розділення суміші на одноманітні фракції. Розсійник — це шари розділені на секції. Секція складається з набору ситових рам (ситовий канал) і збірних днищ обладнаних каналами для випускання продуктів.
Ситовий канал робить рівномірні кругові поступальні рухи, при яких всі його точки описують в горизонтальній площині круги однакового радіусу. Борошно зі всіх розсівів об’єднують, піддають контрольному просіюванню і отримують борошно одного сорту. Готове борошно передається на склади для безтарного зберігання, або затарюється в мішки.