Ранее, на главной странице, рассматривался вопрос о замене мягкой системы разваривания на систему диспергирования зернового сырья вместе с водой в спиртовом производстве на коллоидной мельнице L-202.
Как показали проведенные исследования, смесь зерна и воды необходимо было пропустить через коллоидную мельницу 8 (восемь) раз.
В результате такого диспергирования овса и ячменя получалась высокодисперсная смесь без оболочек диспергируемых злаков.
Для ускорения процесса диспергирования ячмень или овес следует предварительно грубо измельчить на жерновой, молотковой или валковой дробилке, после чего муку смешивают с 2,5 — 3 объемами воды и насосом или самотеком подают смесь в запасной бак, откуда направляют в коллоидную мельницу. После 5 — 6 - кратного прохождения смеси муки и воды через коллоидную мельницу (при непрерывном размешивании мешалкой или воздухом) смесь осахаривают при 58°С.
Следует помнить, что в процессе диспергирования температура смеси повышается до 45 — 47°С, так что смесь следует нагреть всего на 11 - 13°С.
На основе проведенных предварительных исследований можно считать также целесообразным диспергирование злаков вместе с водой на вибромельнице типа М-200.
Вибрационные мельницы начали применять для тонкого измельчения лишь в последние годы. Они позволят вести как сухое, так и мокрое измельчение до высокой степени дисперсности материалов. Схема такой мельницы представлена на рис. 1. Мельница имеет корпус 3 цилиндрической или корытообразной формы, внутри которого на шарикоподшипниках вращается от электродвигателя 1 (через эластичную муфту 2) горизонтальный неуравновешенный вал 4. Корпус мельницы установлен на фундаменте с помощью массивных клапанных пружин 7 и заполняется измельчающими телами, обычно стальными шарами. Измельчаемый материал загружается в корпус. При вращении неуравновешенного вала корпус мельницы при водится в круговое колебательное движение, стенки корпуса сообщают мелющим телам частые импульсы, вследствие чего материал и шары в мельнице совершают сложное движение. При малой частоте колебаний вибромельницы каждое из измельчающих тел совершает в ней лишь ограниченные перемещения около некоторого среднего положения. По мере увеличения частоты колебаний достигается критическая зона, в которой характер движения изменяется: измельчающие тела подбрасываются, сталкиваются и совершают отраженные броски, вращаются, и, кроме того, вся загрузка перемещается вокруг центральной трубы корпуса.
Высокая частота колебаний и разнообразный характер воздействий измельчающих тел на материал создают усталостный режим разрушения обрабатываемого материала. Это является главной особенностью процесса вибрационного измельчения и объясняет, почему вибрационная мельница особенно эффективна при получении продуктов высокой степени дисперсности. В результате совокупных механических воздействий высокой частоты и периодически возникающих напряженных состояний в измельчаемом материале слабые места, всегда имеющиеся в структуре твердого материала, еще более ослабляются и разрушение частиц происходит по этим местам. При измельчении материала по мере уменьшения среднего размера частиц, сопровождающегося сокращением числа дефектов, процесс измельчения замедляется. Когда размер частиц доводится примерно до 1 мм и особенно до 100 мк, измельчаемый материал как бы упрочняется, т. е. его размолоспособность резко падает.
Основными показателями режима работы вибрационной мельницы являются частота и амплитуда колебаний, форма, размеры и материал измельчающих тел, степень заполнения корпуса мельницы измельчающими телами и соотношение между количеством этих тел и загрузкой измельчаемого материала. Режим работы определяется также родом помола-сухой или мокрый, способом действия-периодический или непрерывный, с классификацией или без нее и др.
Частота и амплитуда колебаний вибрационной мельницы определяют интенсивность работы шаров, величины потребляемой энергии и усилий, действующих в механизме мельницы. Частота колебаний (или число круговых качаний) в минуту равна числу оборотов приводного электродвигателя, вал которого соединен эластичной муфтой непосредственно с валом вибратора. Амплитуда колебаний, или половина размаха колебаний, зависит от величины момента вибратора, веса корпуса с вибратором, веса измельчающих тел и загрузки измельчаемого материала, частоты колебаний и консистенции измельчаемого материала. Установлено, что интенсивность процесса значительно выше при больших частотах и меньших амплитудах колебаний, чем при меньших частотах и больших амплитудах в пределах одного и того же ускорения. Вибрационные мельницы конструкции ВНИИТИСМ имеют съемные вибраторы на 1500 и 3000 колебаний в минуту, величину амплитуды их колебаний можно регулировать в пределах до 3-4 мм при 1500 об/мин. идо 2 мм при 3000 об/мин. Установлено также, что наиболее подходящими по форме телами измельчения являются шары или цилиндры, у которых длина равна диаметру. Диаметр шаров и цилиндров для существующих вибрационных мельниц типа М200 и М400 должен быть не менее 8 мм и не более 18 мм. В качестве тел измельчения можно рекомендовать шары и ролики, забракованные на заводах шариковых подшипников и закаленные до твердости 60-64 по Роквеллу, а также и шары из любой износостойкой стали, которая может подвергнуться закалке до твердости 54-64 по Роквеллу. Могут также применяться для этих целей шары из отбеленного чугуна твердостью 550-650 по Бринеллю.
Степень заполнения корпуса мельницы телами и измельчаемым материалом, т. е. отношение объема смеси тел и измельчаемого материала к общей емкости корпуса, рекомендуется принимать при сухом помоле порядка 0,75-0,85 для корытообразных корпусов и 0,8-0,9 для цилиндрических корпусов. При диспергировании суспензии и паст принимают степень заполнения корпуса мельницы 0,7-0,75.
Установлено, что наибольшей производительности вибрационная мельница достигает тогда, когда объем измельчаемого материала равен объему межшарового пространства или когда отношение объема шаров к объему материала составляет примерно 2,5.
При измельчении до частиц размером 5-15 мк и крупнее производительность вибрационной мельницы будет больше при сухом помоле; при измельчении до меньших размеров частицы более эффективным будет мокрый помол.
После предварительного измельчения злаков мука поступает в смеситель-дозатор, где смешивается с водой, а полученная смесь направляется в вибромельницу мокрого помола для глубокого диспергирования. В этом случае выходное отверстие вибромельницы соединяют с гидроклассификатором, позволяющим вести непрерывное измельчение и отделять готовую диспергированную смесь, которая направляется на осахаривание.
Диспергируемая смесь (мука с водой) пропускается через вибромельницу несколько раз или направляется из одной вибромельницы в следующие (предполагается последовательная работа 3 — 4 вибромельниц).
Осахаривание сырья можно вести в процессе его диспергирования на коллоидной мельнице путем добавления зеленого солода после трехкратного цикла измельчения сырья на мельнице типа L-202.
В данном варианте целесообразно будет также предварительно измельчать сырье на молотковой или другой дробилке, а солод — на вальцовой дробилке. Есть основания полагать, что предварительное измельчение сырья и солода позволит значительно снизить число циклов диспергирования (с 8 до 3 — 5).
При таком способе диспергирования получаемая масса окажется в значительной степени осахаренной, так как температура ее при диспергировании повышается до 47°С.
Предварительно измельченный зеленый солод (6% от веса зерна) следует добавлять после первого или второго цикла диспергирования на коллоидной или вибрационной мельнице мокрого помола.
Исследования по диспергированию зеленого солода (вместе с водой) на вибромельницах М - 10 и М - 200 показали возможность получения на них солодового молока высокой степени дисперсности. Такое глубокое диспергирование зеленого солода уменьшит содержание нерастворимого крахмала в бражке, а следовательно, увеличит выход спирта из единицы перерабатываемого сырья.
Таким образом, совместное диспергирование сырья и солода позволит дополнительно увеличить выход спирта не только за счет исключения потерь, неизбежных при разваривании сырья, и сбраживания части диспергированной гемицеллюлозы злаков, но и благодаря уменьшению содержания нерастворимого крахмала, основное количество которого в бражке приходится на нерастворимый крахмал солода.
Назад, на главную страницу
