Оборудование для обработки какао-бобов

Автор: Ant_Z
Дата записи

Обработка какао-бобов складывается из таких процессов, как очистка и сортировка, обжаривание и дробление.

Поступившие на фабричные склады какао-бобы сначала очи­щают от посторонних примесей в виде пыли, камешков, волокон мешковины, бумаги и т. п. и сортируют по размерам для получе­ния равномерно обжаренных какао-бобов.

После очистки и сортировки какао-бобы обжаривают, а затем

Оборудование для очистки какао-бобов. Рабочим органом оборудования для очистки какао-бобов от примесей является систе­ма подвижных или неподвижных сит.

Подвижные сита могут совершать возвратно-поступательное, вращательное и вибрационное движение. Возвратно-поступатель­ное движение сит в горизонтальной или наклонной плоскости осуществляется кривошипно-шатунными, эксцентриковыми или

Способ разделения частиц по размерам с помощью сит назы­вается ситовым. Однако размер многих примесей может соответ­ствовать размерам основного сырья и тогда такие примеси нельзя отделить ситовым способом. Поэтому для отделения примесей, отличающихся от сырья по аэродинамическим признакам, применяют воздушную сепарацию.

Основным параметром, определяющим возможность отделе­ния сырья от примесей по аэродинамическим признакам, явля­ется скорость витания, т. е. скорость воздуха, при которой части­ца будет находиться в равновесии. При большой величине ско­рости витания частица будет двигаться вместе с потоком возду­ха, а при небольшой — упадет на дно пневмосепарирующего канала

Способ воздушной сепарации часто комбинируется со способом разделения частиц по размерам (ситовый способ). Наибольшее распространение получили машины с плоскими вибрирующими сита­ми, но применяются также и машины с цилиндрическими ситами.

Перечисленные машины по конструктивному признаку можно подразделить на ситовые (с плоскими и цилиндрическими ситами)и воздушно ситовые

На рис. 5.26 изображена воздушно-ситовая очистительная ма­шина МТЛА фирмы «Бюлер» (Швейцария), предназначенная для скоростной очистки какао-бобов перед подачей их в силосы для длительного хранения, а также для очистки какао-бобов перед обжариванием (сушкой). Качество очистки достигается за счет ис­пользования сит с отверстиями различной конфигурации и диа­метра. Сита могут иметь круглые, продолговатые или треугольные отверстия, а также комбинации из таких отверстий.

Машина (см. рис. 5.26, а) состоит из следующих основных уз­лов: приемного бункера 1, ситового кузова 3 и вертикального воз­
душного сепаратора 4. Ситовый кузов опирается на гибкие опоры- пружины 5, установленные на раме 8. К кузову с двух сторон планшайбами 7 крепятся мотор-вибраторы 6. Изменяя наклоны мотор- вибраторов, можно подобрать оптимальный режим колебаний ситового кузова, обеспечивающий хорошую очистку какао-бобов при максимальной производительности машины. Для контроля за состоянием сит предусмотрена съемная крышка 2. При необходи­мости (замена сит и др.) можно откинуть шарнирно закреплен­ный к ситовому кузову приемный бункер 7.

Рис. 5.26. Воздушно-ситовая очистительная машина МТИА: а — общий вид; 6 — схема очистки

Машина работает следующим образом (см. рис. 5.26, б). Какао- бобы через приемный патрубок 9 по гибкому рукаву 8 поступают на распределительные поверхности 7, расположенные в прием­ном бункере 6. Выходное отверстие приемного патрубка 9 имеет спиральную форму, что способствует расширению выходящего потока. Падая на поверхность 7, неочищенные какао-бобы рас­пределяются по всей ширине сита 4 и движутся по нему за счет вибрации ситового кузова 2. Заслонка 5 регулирует толщину слоя поступающих на очистку какао-бобов. Сходом по ситу 4 идут круп­ные камни, веревки, ветки и другие примеси, имеющие большие размеры, чем какао-бобы. Крупные примеси собираются в лотке 77 и выводятся из кузова. Проход через сито 4 попадает на сито 3, отверстия которого (8…9 мм) меньше диаметра какао-бобов. По­этому они движутся сходом по ситу 3 и ссыпаются в вертикаль­ный канал воздушного сепаратора 12. Идущие проходом через сито 3 мелкие примеси (песок и др.) собираются на днище сито­вого кузова и через канал 7 выводятся из машины.

Очищенные от крупных и мелких примесей какао-бобы, падая вниз в вертикальном канале воздушного сепаратора 72, обдува­ются воздухом, который подхватывает пыль, листья, частицы оболочки и другие легкие примеси. Вместе с воздухом примеси отделяются от какао-бобов и уносятся по каналу 14 из воздушно­го сепаратора. Качество очистки какао-бобов от легких примесей определяется скоростью воздуха, которая регулируется заслон­кой 13 и положением передвижной стенки 15.

Расположенные в ситовом кузове два сита крепятся к деревян­ным рамам, которые продольными и поперечными брусками (пе­регородками) делят подситовое пространство на ячейки. В каждой ячейке находятся свободно перемещающиеся по сетчатому под­дону резиновые или пластмассовые шарики 10. Ударяясь при виб­рации об основные сита, они очищают их от прилипших части­чек, уменьшающих размер отверстий.

Выпускаемые фирмой «Бюлер» воздушно-ситовые очиститель­ные машины имеют производительность 20… 1000 т/ч, если они устанавливаются перед силосами, и 5…24 т/ч, если они устанав­ливаются в цехе перед сушильными аппаратами.

После монтажа машины во время пробных пусков определяют рациональное положение заслонок, находящихся внутри аспирационных каналов. Необходимо подобрать также такие скорости воздуха, которые обеспечили бы максимальный унос примесей и минимальный — основного сырья.

Рис.5.27. Вертикальная одноканаль­ная установка STT фирмы «Бюлер» (Швей­цария)

Оборудование для обжаривания какао-бобов. К оборудованию для обжаривания какао-бобов относится вертикальная одноканаль­ная установка STT фирмы «Бюлер» (Швей­цария), которая предназначена как для предварительной сушки, так и для обжа­ривания целых какао-бобов и какао-круп­ки, ядер лесного ореха, миндаля, арахиса и т.п.

Установка (рис. 5.27) представляет со­бой вертикальную рамную конструкцию 77, на которой крепятся необходимые узлы, и имеет три зоны, причем в зонах / и //про­исходит сушка или обжаривание продукта, а в зоне ///продукт охлаждается. Соот­ветственно зоны снабжены фильтрами 7, 2, 10, паровыми или масляными калори­ферами 3 и 9, шнеками 4, 12, 15 для отво­да пыли и отводными патрубками 5, 77 и 14. Зоны //и ///разделены заслонкой 13.

Продукт поступает в бункер 8, снаб­женный заслонкой 7 с пневматическим приводом. Пройдя в щель заслонки, продукт попадает в узкий вертикальный ка­нал 6, стороны которого образованы решетками, обтянутыми проволочной сеткой. Решетки свободно выдвигаются по направляющим планкам, что облегчает их очист­ку. Ширину канала и тем самым толщину слоя можно менять. Продукт опускается по каналу постепенно и равномерно, остава­ясь рыхлым благодаря свободному перемещению частиц продукта. Поскольку нет соударений и вибрации, удается избежать повы­шенного сдавливания и образования крошки.

В зонах /и //воздух всасывается через фильтры 10 и 2, очища­ется от пыли, нагревается в калориферах 9 и 3, отдает теплоту обрабатываемому продукту и выбрасывается из сушилки через патрубки 5 и 11. Прошедший через продукт воздух уносит пыль, которая после прохождения через канал оседает и шнеками 4 и 12 выводится наружу. Таким же образом происходит движение воз­духа в зоне III, только в ней отсутствует подогрев воздуха. Если прекратить подачу в нее воздуха, то в этой зоне можно выполнять

Обжаренный и охлажденный продукт выводится из сушилки через разгрузочное устройство 16 (роторный шлюзовой затвор). Время обжаривания можно регулировать изменением производительности разгрузочного устройства.

Расположенные на входе в установку и между зонами обжари­вания и охлаждения секторные заслонки 7 и 13 облегчают запуск и работу установки на холостом ходу (в это время заслонки находятся в закрытом состоянии)

Подача воздуха в установку, его дополнительная очистка пос­ле сушилки осуществляются тремя отдельно стоящими циклонами-осадителями и тремя вентиляторами. Воздушно-очистительная система работает под разрежением. Таким образом, отсутствие в конструкции сушилки вентиляторов значительно снижает опасность загорания

Производительность выпускаемых фирмой «Бюлер» установок (по какао-бобам) составляет 200…2000 кг/ч.

В некоторых типах установок какао-бобы движутся самотеком в вертикальной шахте с неподвижными наклонными полками. Ка­као-бобы, пересыпаясь с полки на полку, проходят через три го­рячие зоны, а затем поступают в зону охлаждения. Нагретый па­ровыми калориферами воздух при помощи вентиляторов посту­пает в зазоры между полками шахты, осуществляя, таким обра­зом, поперечное продувание какао-бобов.

Обжаренные какао-бобы поступают на дробление, в результа­те чего образуются какао-крупка и какаовелла (оболочка какао),

Оборудование для дробления какао-бобов. К оборудованию для дробления какао-бобов относится дробильно-сортировочная маши­на (рис. 5.28), состоящая из ковшового элеватора, корпуса, раз­мольного механизма ударного действия, ситового блока каскад-

Рис. 5.28. Дробильно-сортировочная машина

ного типа, системы воздушной сепарации с осадительными ка­мерами, вентилятором и циклоном, электродвигателей-вибрато­ров.

Из воронки 7, снабженной встряхивающим механизмом, пре­дотвращающим зависание продукта, обжаренные какао-бобы по­ступают в ковшовый элеватор 2. При движении по малому вибро­ситу 3 от какао-бобов отделяется мелкая фракция, которая, ми­нуя дробильный механизм, подается на верхнее сито 6 ситового блока 15.

Дробильный механизм состоит из двух шестигранных валков 4 и двух отбойных рифленых дек 5, одна из которых расположена горизонтально, а другая — вертикально. Попадая на грани быстровращающихся валков, какао-бобы разгоняются и ударяются о неподвижные деки, раскалываясь на куски. Смесь крупки, обо­лочки и неразбитых какао-бобов поступает на одно из пяти сит — сито 6, сквозь которое проходят крупка и оболочка, а неразбитые какао-бобы по каналу 77 возвращаются в башмак элеватора 2 на повторное измельчение.

Из пяти сит сито 6 — самое верхнее в ситовом блоке 75, кото­рый пружинами 13 и 19 опирается на корпус 18. Все пять сит расположены в блоке каскадом; размер отверстий в ситах по мере пересыпания (просеивания) смеси уменьшается.

В конце каждого сита сверху расположен вертикальный аспирационный канал 7, под которым перемещаются частицы какао- крупки и оболочки, не прошедшие сквозь соответствующее сито (сход). Поток воздуха подхватывает оболочку и по каналу уносит ее в осадительную камеру 8. Камера имеет большой объем, ско­рость воздуха здесь резко снижается, оболочка падает вниз и шне­ком 9 выводится из машины в сборный желоб, расположенный с правой стороны ситового блока. Запыленный воздух из осадитель­ных камер через каналы с регулировочными заслонками 11 отса­сывается вентилятором 12 и направляется в циклон для отделе­ния от мельчайших частиц крупки и какаовеллы.

Фракции крупки, очищенные от какаовеллы, в конце каж­дого сита собираются в разгружающих устройствах 10 и по ним выводятся из машины в наклонный виброжелоб 14 (показан пунктирной линией), расположенный с левой стороны ситового блока.

Сход крупки по нижнему ситу содержит ростки (зародыши) какао-бобов. Росток имеет длину 4 мм и ширину 1 мм. В обжарен­ных какао-бобах содержание ростка в среднем не превышает 0,8…0,9%. Он обладает значительно большей твердостью, чем крупка, и гораздо хуже, чем она, измельчается на вальцовых мель­ницах. Содержание жира в ростке не превышает 3,5%, и по срав­нению с крупкой он является малоценной и засоряющей частью. Для удаления ростка фракцию крупки, отделенную на сите с ячей­ками 4… 5 мм, пропускают через триер (очистительный механизм).

Степень очистки фракций крупки от оболочки зависит от ско­рости и количества воздуха, проходящего через аспирационные каналы 7 с регулировочными заслонками 11. Регулирование воз­духа ведется с помощью рукояток, установленных на корпусе 18

Частицы крупки больших размеров очищаются лучше и поэто­му идут на изготовление шоколада высших сортов. Наиболее мел­кая крупка содержит примеси какаовеллы и используется для ре­цептурных смесей низших сортов шоколада или начинок.

Ситовый блок 15 получает колебательное движение от двух электродвигателей – вибраторов 16.

Существуют аналогичные машины с валковым или дисковым дробящим устройством, где сита колеблются в вертикальной плос­кости. Ситовый блок может получать колебательное движение от эксцентрикового механизма, а крепиться к корпусу машины на рессорных стойках или подвесках.

Для тонкого измельчения какао-крупки используются размоль­ные агрегаты. Размер частиц какао-крупки, сахара-песка и т. п. в шоколаде не должен превышать 30… 60 мкм. Поэтому очищенная от оболочки какао-крупка и сахар-песок измельчаются, для чего применяется специальное оборудование, в частности размольные агрегаты. В состав размольных агрегатов входят молотковые, штифтовые, дисковые, шариковые и другие мельницы.

Комбинированный размольный агрегат (рис. 5.29) состоит из молотковой мельницы 5, дисковой мельницы 14, контрольного

Рис. 5.29. Комбинированный размольный агрегат

ситового фильтра 11, шариковой мельницы 23, перекачивающих насосов, дозаторов и системы водяных коммуникаций.

Молотковая мельница 3 снабжена вибродозатором 6, с помо­щью которого путем изменения амплитуды колебаний регулиру­ют подачу какао-крупки в мельницу. При движении какао-крупки по поверхности 7 с регулируемым наклоном магнитом 8 извлека­ются ферропримеси. Шнек 5 подает продукт внутрь мельницы. В корпусе вращается ротор 4 с шарнирно закрепленными на нем четырьмя молотками 10, которые разгоняют какао-крупку и уда­ряют ее о рифленую поверхность 9. В результате какао-крупка из­мельчается, происходят разрыв клеток и истечение из них какао- масла. Частицы какао-крупки, имеющие размер меньший, чем от­верстия в сетке 2, проходят сквозь него вместе со свободным ка­као-маслом. Полученная в результате дробления жидкая суспен­зия насосом 7 перекачивается в приемную воронку дисковой мель­ницы 14. Шнек 77 подает суспензию в зазор между вращающими­ся в одном направлении, но с разной скоростью дисками 13 и 75. Степень измельчения крупки в мельнице регулируется путем из­менения зазора между дисками. Диски выполнены из корунда и укреплены на металлических основаниях 12 и 16.

Прошедшая измельчение суспензия вытекает из мельницы 14 и поступает на ситовый фильтр 77. Фильтрация ускоряется благо­даря тому, что сито вибрирует. Отфильтрованная суспензия сте­кает по наклонной поверхности 18 и собирается в промежуточ­ном сборнике 19, откуда насосом 20 перекачивается в шариковую мельницу 23.

Шариковая мельница 23 представляет собой вертикальный ци­линдр с водяной рубашкой, внутри которого вращается вал 25 с горизонтальными дисками 24. Внутренний объем цилиндра запол­нен металлическими шариками диаметром 4…6 мм. Движущиеся сквозь слой перемешиваемых шариков частицы какао-крупки окон­чательно измельчаются. Полученное какао тертое проходит через

дисковый фильтр 26, препятствующий выходу шариков, стекает в накопительный сборник 27 и насосом 28 подается на дальнейшую переработку.

Для прокачивания суспензии через шариковую мельницу не­обходимо создать давление до 0,25 МПа. Давление контролируется манометром 21. По окончании работы суспензия из шариковой мельницы и промежуточного сборника выпускается через трехходовой кран 22.

Рассмотренный размольный агрегат представляет собой ком­бинацию из трех измельчающих установок. В зависимости от про­изводственных задач могут применяться молотковая дробилка в сочетании с дисковой или шариковой мельницей или дисковая с шариковой мельницей. Агрегат может быть использован для из­мельчения не только какао-бобов, но и других жиросодержащих семян и ядер орехов.