Дробление арахиса

Основным потребителем дробленого ореха является кондитерская промышленность. Обычно орех используется в виде крупки с оговариваемым диапазоном размера, которую получают рассевом продуктов дробления. Обычно запрашивают фракции «проход 2 мм -сход 4 мм», «проход 3 мм - сход 5 мм».

Из применяемых методов рассмотрим дробление арахиса на вальцевых станках [1]. Принцип действия такой вальцевой (валковой) дробилки основан на разрушении ядра ореха в зазоре двух вращающихся на встречу друг другу цилиндрических вальцов (валков). Валки могут вращаться синхронно или со скольжением (с разным числом оборотов). На рабочей поверхности вальцов обычно имеются рифли расположенные по окружности или ориентированные по образующей цилиндра. В последнем случае профиль рифлей выполняется в соответствии с нормами мукомольного производства, т.е. асимметрично. Все это, вместе с величиной зазора, дает множество схем и режимов дробления и соответствующих результатов в виде фракционного состава получаемого продукта. Как это ни странно, в открытых источниках подобные данные отсутствуют. Очевидно, что чем больше зазор между вальцами и площадь сечения канавки нарезки (профиля рифли) тем меньше в продукте мелкой фракции и больше крупной. Понятно, что все размеры надо сопоставлять со средним размером частиц исходного продукта.

Рассмотреть все комбинации схем и режимов не представляется возможным. Например, только нарезать рифлей на паре вальцов (диаметр 185 мм, длина 210 мм) стоит более 3 тыс. долларов.
В данной статье рассмотрим дробление обжаренного ядра арахиса на вальцевом станке. Медленно вращающийся валец имеет продольные рифли (плотность нарезки 3 рифли на 10 мм), быстро вращающийся - с окружной нарезкой (шаг 3 мм). При этом острие рифлей медленно вращающегося вальца направлено против перемещения ореха. Обратный случай приводит к засорению окружной нарезки и пастообразованию.

Оценка фракционного состава проводилось путем рассева на полотнах решетчатого типа с круглыми отверстиями (ГОСТ 214-83).

Результаты дробления по указанной схеме даны в табл.1.
На рис.1 приведены эмпирические функции распределения соответствующие табл.1.

Из табл.1 и графиков видно, что изменение частоты вращения вальцов практически не сказывается на фракционном составе продукта. В первую очередь в этом случае влияет зазор. Влияние зазора на выход фракций, представляющих интерес для производства можно проследить по графикам рис.2.
Размеры частиц измельченного обжаренного арахиса образуют случайное множество, для характеристики которого можно использовать аппарат теории вероятности и математической статистики. Наиболее полное писание дает функция распределения или плотность распределения.
В качестве такой функции часто используется двухпараметрическое уравнение Вейбула-Гнеденко, в теории измельчения известное как закон Розена-Рамлера. Общий вид данной функции имеет вид


Параметр m дает представление о тонкости измельчения и соответствует размеру диаметра отверстий сита, при котором проход продукта составляет 36.8%. Величина s характеризует рассеяние частиц (чем она меньше, тем более разброс частиц по размеру).
Полученные результаты экспериментов позволяют идентифицировать параметры модели (1) и оценить влияние на них режимов измельчения.
При оценке изменения параметров при варьировании зазором установлено, что меняются оба параметра, однако, m(d) в большей степени и зависимость близка к линейной.
Поэтому, была рассмотрена модель вида



Идентификация параметров модели (1) приводят к результатам, представленным в табл.2, (квадрат коэффициент парной корреляции больше 0,993).

Как видно, при изменении зазора меняются оба параметра, но в большей степени параметр m.
Идентификация параметров модели (2) привела к следующим результатам k =1.96, с = 1.05, s = 3,76 при R2 = 0,993. Эмпирическая и теоретическая функции распределения представлены на рис. 3 и рис. 4.
Фракционный состав продуктов дробления жареного арахиса на вальцовой дробилке слабо зависит от частоты вращения вальцов и в основном определяется зазором между ними. В качестве статистической модели распределения дробленых частиц по размеру можно предложить распределение Вейбула-Гнеденко.

Литература
1. Глебов Л.А., Демский А.Б., Веденьев В.Ф., Яблоков А.Е. Технологическое оборудование и поточные линии предприятий по переработке зерна. - М.; ДеЛи принт, 2010. - 696 с.

---