Сухой помол и фракционирование зерна - Dry milling and fractionation of grain

Сухой помол зерна в основном используется для производства сырье в потребительские и промышленные товары. Этот процесс широко ассоциируется с разработкой новых побочных продуктов на основе биологических веществ. В процесс фрезерования отделяет зерно на четыре различных физических компонента: зародыш, мука, отлично крупа, и крупная крупа. Затем отделенные материалы превращаются в пищевые продукты, используемые для употребления людьми и животными.

По оценкам, 165 миллионов бушелей кукуруза сухого помола в год. В настоящее время сухой помол в основном ориентирован на продукты на основе кукурузы для потребления людьми и животными или для использования в качестве топлива. этиловый спирт производство. Основная цель процесса сухого помола - отделить эндосперм, который в основном состоит из крахмал, от зародыша и околоплодник волокон как можно больше.

Функции

Процесс сухого помола включает ряд уникальных особенностей:

• Физическое разделение (размер / плотность) по массе
• Без использования химикатов
• Максимальное увеличение площади поверхности твердых тел для обработки
• Ресурсная варка
• Минимальное потребление воды, если таковое имеется (кратковременный отпуск)

  Примечание: вода не используется в качестве разделительного агента.

• Низкие капитальные затраты
• Более низкое разделение по сравнению с мокрым помолом
• Более низкая концентрация крахмала, белка, клетчатки и масла по сравнению с мокрым помолом

Наиболее часто используемые мельницы включают штырь, молоток, и дисковые мельницы, но многие машины используются для более конкретных процессов. Для поддержания высокой экстракции крахмала зерна проходят через дегенерация процесс. Этот процесс сначала удаляет зародыш и клетчатку (околоплодник), а эндосперм восстанавливается в нескольких размерах: крупа, шишка, мука и текучая среда. Важно отметить, что глютен белковая матрица не отделяется от крахмала.

Урожайность

В таблице ниже представлены размеры частиц и выход продуктов из измельченной кукурузы.

Товар	Диапазон размеров частиц (мм)	Выход (% по весу)
Отслаивание крупы	5.8-3.4	12
Крупная крупа	2.0-1.4	15
Средняя крупа	1.4-1.0	23
Мелкая крупа	1.0-0.65	23
Грубая мука	0.65-0.3	10
Прекрасная еда	0.3-0.17	10
Мука	<0.17	5

Использует

В настоящее время продукты из сухой измельченной кукурузы используются в основном в кормах для животных, пивоварение и Хлопья на завтрак отрасли.

Крупа / Конусы

• Хлопья на завтрак
• Закуски
• Корма для домашних животных
• Кукурузный хлеб
• Хлеб

Мука

• Детское питание
• Смеси для выпечки
• Баттерс
• Десерты
• Замороженные продукты
• Разбавители мяса
• Загустители

Зародыш

• Масло на зерновой основе
• Витамин перевозчики
• Майонез
• Картофельные чипсы
• Супы
• Соусы
• Корм для скота

В течение алкоголь производства, основным преимуществом сухого помола является гибкость в выборе типа и качества зерна, которое можно использовать в качестве основы для ферментация процесс. Сухой помол можно использовать для различных зерен с минимальным изменением рабочих характеристик машины или без него.

Законы шлифования

В настоящее время существуют три основные эмпирические модели, которые используются для расчета требуемой шлифовальной работы в зависимости от размера и количества зерна. Модель Kick может использоваться для зерен диаметром более 50 мм; модель Бонда для диаметра зерен от 0,05 мм до 50 мм; модель фон Риттингера для зерна менее 0,05 мм. Расчеты показаны здесь:

Удар Модель

${\displaystyle W_{k}=c_{k}(\ln d_{A}-\ln d_{E})}$

Модель Бонда

${\displaystyle W_{B}=c_{b}\left({\frac {1}{\sqrt {d_{E}}}}-{\frac {1}{\sqrt {d_{A}}}}\right)}$

Модель фон Риттингера

${\displaystyle W_{R}=c_{R}\left({\frac {1}{d_{E}}}-{\frac {1}{d_{A}}}\right)}$

Во всех трех моделях:

W - работа в кДж / кг;

c коэффициент измельчения

d_А - размер зерна исходного зерна;

d_E размер измельчаемого материала.

Хотя коэффициент Бонда можно увидеть в различной литературе, расчет коэффициентов Кика и фон Риттингера можно увидеть ниже:

${\displaystyle c_{k}=1.151{\frac {c_{B}}{\sqrt {d_{BU}}}}}$

${\displaystyle c_{R}=0.5{\frac {c_{B}}{\sqrt {d_{BL}}}}}$

куда d_BU = 50 мм и d_BL = 0,05 мм.

Для анализа результатов измельчения необходимо рассчитать распределение исходного и измельченного материала. Для количественной оценки этой характеристики рассчитывается степень помола, которая представляет собой соотношение размеров по отношению к расположению зерен. Показана степень помола относительно крупности d80:

${\displaystyle Z_{d}={\frac {d_{80,1}}{d_{80,2}}}}$

где d₈₀ значение означает, что 80% массы имеет размер меньше зерна.

Типы сухих шлифовальных машин

Для сухого помола кукурузы используют три метода:

• Щелочной -приготовленный процесс
• Каменная шлифовка (процесс без обезжиривания)
• Процесс закалки

Темперирование и удаление зародышей - наиболее распространенный процесс, используемый в промышленности для сухого помола зерна.

Обзор процесса

Сухой помол кукурузы состоит из нескольких этапов. В следующих параграфах подробно описаны все этапы сухого помола, а также оборудование, используемое на этих этапах.

Темперирование

В этой секции используется камера, чтобы смешать кукурузу с водой и дать им возможность закалиться в течение 10–30 минут. Для более эффективного разделения желательно различное содержание влаги между зародышем и эндоспермом. Закалка ядра приводит к поглощению влаги. Из-за различного набухания зародыша и эндосперма, зародыш становится более гибким и эластичным во время темперирования, в то время как материал не выходит из ядра.

Дегенерация

Целью обезвоживания при сухом помоле кукурузы является разрушение ядра на околоплодник, эндосперм и зародыши. Для достижения этой цели используется операция Beall, которая разделяет зерна, полученные из секции темперирования, на хвосты и сквозные части. Дегерминатор Beall известен своим высоким выходом отслаивающейся крупы; однако у других производителей более низкое энергопотребление. Пилотная установка Beall имеет внутренний конус, вращающийся со скоростью 800 об / мин. Одним из преимуществ обезвоживания Beall является регулировка веса у задней двери для увеличения времени пребывания за счет удерживания материала.

Стремление

Аспирация - это единичная операция, используемая для отделения околоплодника от смеси эндосперма и зародыша с использованием конечной скорости, которая зависит от размера, формы и плотности частиц.

Гравитационное разделение

Гравитационное разделение - это метод разделения компонентов смеси с различным удельным весом. Гравитационное разделение при сухом помоле используется для отделения эндосперма от зародыша.

Валковая фреза и просеивание

Вальцовые мельницы используют цилиндрические валки для измельчения различных материалов, особенно зерен, которые даже могут быть подходящей заменой молотковая дробилка; молотковая мельница и шаровые мельницы. Просеивание используется для корректировки распределения частиц эндосперма.

Добыча нефти

В промышленности используются два метода извлечения масла: 1) извлечение кукурузы, которое не используется в коммерческих целях в США для извлечения масла из зародышей кукурузы из-за низкого выхода масла и наличия остаточного масла в твердых продуктах; однако это просто и дешево. 2) Экстракция, которая чаще всего используется из-за высокого выхода масла и низкого содержания остаточного масла, хотя она дорогая и сопряжена с риском взрыва и безопасности.

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Сток, Р. А., Дж. М. Льюис, Т. Дж. Клопфенштейн и К. Т. Милтон. 2000. «Обзор новой информации об использовании побочных продуктов влажного и сухого измельчения в рационах откорма». Журнал зоотехники 77: 1–12.
• Томас, А. и Л. О. Филипповы. 1999. «Разрушения, фракталы и энергия разрушения минеральных частиц». Международный журнал по переработке полезных ископаемых 57 (4): 285–301.
• Басс, Э.Дж. (1988). Ю. Померанц, изд. Химия и технология пшеницы Vol. II Глава 1: Производство пшеничной муки.
• Полсен, М. Р. и Хилл, Л. Д. (1985). Факторы качества кукурузы, влияющие на производительность сухого помола. Журнал исследований сельскохозяйственной инженерии, 31 (3), 255–263. http://doi.org/10.1016/0021-8634^{[постоянная мертвая ссылка ]} (85)90092-7
• Ким С. и Дейл Б. Э. (2008). Оценка жизненного цикла топливного этанола, полученного из зерна кукурузы путем сухого помола. Технология биоресурсов, 99 (12), 5250–5260. http://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.09.034
• Измельчение кукурузы, переработка и производство побочных продуктов. (2011). Келли С. Дэвис, 7 лет. http://www.distillersgrains.org/files/grains/k.davis--dry&wetmillprocessing.pdf