Дипломная работа: Проектирование мукомольного завода с суточной производительностью 180 тонн

Вторая группа технологических процессов решает задачу объединения различных компонентов в единый комплекс для совместной обработки или же использования иным образом. Сюда относятся гидротермическая обработка, при которой зерно обрабатывается водой и теплом, а также процессы формирования помольных партий на мельницах и формирования сортов муки из отдельных потоков с различных систем технологического процесса. Однако, теоретическое оснащение этих процессов по существу аналогично задаче разделительных процессов, взятой с обратным знаком.

Использование такого обобщенного подхода к анализу процессов технологии муки существенно облегчает разработку соответствующего математического аппарата, моделирование процессов, формулировку критериев эффективности и т.п. В частности, большое значение имеет эта общность и для эффективного использования методов системного анализа процессов технологии муки.

2.3 Зерно как сложная открытая термодинамическая система

Зерно злаковых культур представляет собой сложно организованное тело, анатомические части которого дифференцированы и по структуре, и по свойствам, и по своим физиологическим функциям. Эти морфологические части взаимодействуют между собой в едином организме, причем свойства зерна не являются простой суммой свойств слагающих его элементов. Это определяет зерно как сложную материальную систему.[7]

Особое значение имеет тот факт, что зерно - живой организм, и поэтому оно активно обменивается с окружающей средой массой, энергией и информацией. В связи с этим зерно следует рассматривать как сложную динамическую открытую систему, представляющую собой совокупность взаимодействующих структур и имеющую определенный набор связей с окружающей средой.

Известно, что такие системы обладают способностью саморегуляции, на основе наличия в их структуре большого числа прямых и обратных связей. В динамическом равновесном состоянии зерна главную роль играют обратные связи, действие которых направлено на ограничение или ликвидацию эффекта нежелательного внешнего воздействия; это обеспечивает устойчивость системы, способствует сохранению функций зерна как живого организма. Все протекающие в зерне процессы на любой стадии его развития, послеуборочной обработки, хранения и при выполнении подготовительных операций на мельнице подчиняются регулирующему воздействию биологической системы зерна, в результате чего обеспечивается их биологически целесообразное направление и развитие.

В конечном счете, какие бы операции не выполнялись с массой зерна, в самом зерне происходят определенные изменения. Именно эти изменения и являются конечным результатом проведения технологических процессов с зерном. Поэтому представление зерна в качестве сложной открытой динамической системы имеет важное значение, т.к. определяет ясный методический подход к изучению его реакции на различные внешние воздействия. При этом постоянно необходимо иметь в виду, что любые изменения в зерне происходят только под непосредственным управляющим влиянием его биологической системы. Управлять свойствами зерна можно, лишь используя эту особенность его как живого организма.

Поступающая к зерну информация о состоянии параметров внешней среды и их изменениях прежде всего воспринимается биологической системой, перерабатывается и в результате образуется ответная реакция зерна на это приложенное воздействие. Зная особенности функционирования этой биологической системы зерна, можно уверенно разрабатывать методы и средства воздействия на его состояние, избирать такие варианты режимов обработки зерна, которые дадут высокий эффект выполняемых над зерном процессов.

Исходя из этого, технологи - переработчики заинтересованы в работе с живым зерном, не потерявшим всхожесть и семенные достоинства. Потерявшее жизнеспособность зерно не проявит ожидаемых преобразований своих свойств, как это происходит с биологически живым объектом - зерном.

2.4 Системный анализ процессов в подготовительном отделении мукомольного завода

Подготовка зерна к переработке предусматривает ряд технологических операций, которые при более подробном анализе можно рассматривать как самостоятельные сложные открытые системы. Структурная схема системы подготовительного отделения мельницы сортового помола пшеницы имеет следующий вид:

1 подсистема - очистка зерна от примесей;

2 подсистема - очистка поверхности зерна;

3 подсистема - гидротермическая обработка;

4 подсистема - формирование помольных партий.

На этапах технологического потока в подсистемах 1,2 и 3 происходит изменение и массы зерна и его качества; в подсистеме 4 осуществляется объединение двух или более компонентов помольной смеси в единую помольную партию со средневзвешенными показателями качества.

Разработка мероприятий, обеспечивающих эффективное функционирование системы «подготовительное отделение», должна базироваться на анализе технологической эффективности функционирования ее подсистем и структурных элементов. При этом следует рассматривать решение следующих технологических задач:

при составлении помольной партии - особое значение имеет подбор компонентов сильной и слабой пшеницы в соотношении, обеспечивающем выработку качественной продукции с максимальным выходом и минимальными затратами.

при очистке зерна - полное удаление минеральной и вредной примесей и максимально возможное - трудноотделимой;

при обработке поверхности зерна - снижение зольности зерна не менее, чем на 0,07%, с частичным шелушением плодовой оболочки зерна, при условии сохранения зародыша и минимального травмирования зерна;

при гидротермической обработке - раздельное проведение операций для каждого компонента смеси, по индивидуальным параметрам режима, в соответствии с их технологической характеристикой;

Технологи располагают надежными рекомендациями по рациональным технологическим параметрам процессов в подсистемах 1 и 2, в подсистеме 3 определена лишь степень увлажнения зерна, однако оптимальную длительность отволаживания каждого компонента помольной смеси необходимо уточнять опытным путем, например, посредством проведения серии опытных переработок зерна в лабораторных условиях.

Это же относится и к рациональному подбору состава помольной смеси, соотношению в нем сильной и слабой пшеницы.

В современной технологии муки и крупы подготовительные операции играют важную роль. Результаты научного анализа показывают, что не менее 50% эффективности сортового помола пшеницы определяется на этом этапе. Поэтому следует уделять повышенное внимание высокой эффективности всех технологических операций в подготовительном отделении, при разработке мероприятий по управлению технологическими свойствами зерна в производственных условиях.

В особенности важное значение имеют:

стабилизация состава помольной партии зерна путем формирования ее из нескольких компонентов;

эффективная очистка зерна от примесей и проведение гидротермической обработки зерна при оптимальных режимах, в зависимости от исходной характеристики зерна.

2.5 Системный анализ процессов в размольном отделении мукомольного завода

Зерно представляет собой сложный объект для переработки в сортовую муку. Наличие жесткой органической связи между алейроновым слоем и семенной оболочкой, с одной стороны, и крахмалистой частью эндосперма, с другой стороны, существенно затрудняет выполнение основной функциональной задачи - разделение этих анатомических частей и производство муки только из крахмалистой части эндосперма. В связи с этим технологический процесс сортового помола организуется в несколько этапов с самостоятельными целевыми задачами.

В размольном отделении мельницы требуется осуществить избирательное измельчение эндосперма и четкое разделение полученных продуктов по добротности, с целью формирования муки с высокими технологическими достоинствами.

В полном виде структурная схема системы размольного отделения мельницы распадается на ряд подсистем, как это демонстрирует рис. 15.2.

Рисунок 2.1 - Структурная схема размольного отделения мельницы

В подсистеме 1 драного процесса исполняется задача извлечения эндосперма в виде крупочных продуктов и, частично, муки. Промежуточные (крупо-дунстовые) продукты проходят дополнительную технологическую обработку в подсистемах 2 и 3 - в сортировочном, ситовеечном и шлифовочном процессах и в виде сравнительно чистых частиц эндосперма -мелких крупок и дунстов - направляются на окончательное измельчение в подсистему 4 размольного процесса, где и получается основное количество муки. При многосортном помоле пшеницы отдельные сорта муки формируются из индивидуальных потоков ее с сортировочных, драных, шлифовочных и размольных систем измельчения. Оболочки и алейроновый слой направляются в побочный продукт - отруби, с последних систем драного и размольного процессов.

Высокий эффект при сортовом помоле пшеницы определяется большим числом разнородных факторов. В числе используемых для управления технологи применяют следующие:

- обеспечение извлечения продуктов 1-го качества в драном процессе в размере не менее 70% от массы зерна, при общем извлечении муки и крупочных продуктов в пределах от 80 до 82%;

-эффективная обработка крупок на ситовеечных и шлифовочных системах, причем выход обогащенных продуктов, направляемых на измельчение в размольный процесс, должен составлять от 70 до 80% от массы поступивших в подсистемы 2 и 3 продуктов;

-интенсивное измельчение обогащенных крупок и дунстов на размольных системах, причем особое значение имеет режим измельчения на первых трех - пяти системах, на которых измельчаются продукты 1-го качества. Схема функционирования 1-й измельчающей системы драного процесса, в сочетании с сопряженными с ней технологическими система ми, приведена на рис. 15.3. Хорошо видна сложная связь этих систем, совместно выполняющих задачу извлечения добротных частиц эндосперма.

Следует отметить, что первые три системы драного процесса представляют собой единый технологический блок и функционируют взаимосвязанно: независимо от изменения режима измельчения на 1-й системе суммарное извлечение продуктов с первых двух систем и с первых трех систем практически не изменяется. Происходит, следовательно, саморегуляция процесса измельчения на этой группе систем, играющих решающую роль в сортовом помоле пшеницы. Это имеет важное значение для управления процессом помола на этой стадии.

Не менее важное значение имеет режим функционирования технологических систем (ситовеечных и шлифовочных) в подсистемах 2 и 3. Высокий выход муки может быть достигнут только при условии эффективной подготовки промежуточных продуктов к измельчению.

В современных технологических схемах сортового помола пшеницы в муку для хлебопекарных изделий подсистема 3 может отсутствовать. Однако при производстве, например, макаронной муки эта подсистема приобретает особую важность, т.к. мука высшего и первого сорта извлекается на ситовеечных системах, при интенсивной обработке крупок на шлифовочных системах технологического процесса. В подсистеме 4 при хлебопекарном помоле пшеницы осуществляется окончательное измельчение подготовленных крупок и дунстов на вальцовых станках размольных систем. При высоком качестве крупок измельчение можно вести в жестком (низком) режиме, добиваясь превращения в муку на каждой системе измельчения от 50 до 60% от массы поступивших продуктов. Для повышения эффективности процесса на этом этапе необходимо направлять на вальцовые станки выравненные по крупности и добротности продукты. Сложный процесс организации избирательного измельчения зерна в размольном отделении мельницы требует постоянного контроля эффективности работы технологических систем измельчения и сортирования. Требуется регулярное снятие количественно-качественных балансов всего процесса помола или, по крайней мере, первых трех систем драного и первых трех - пяти систем размольного процесса. В постоянном контроле и регулировке нуждаются также ситовеечные машины.