Мировой рынок продуктов питания на растительной основе переживает взрывной рост. Гороховый белок пользуется большим спросом в пищевой промышленности благодаря своим уникальным преимуществам: он не содержит аллергенов, легко усваивается, имеет сбалансированный аминокислотный состав и является экологически устойчивым. Для производителей основными задачами являются снижение энергопотребления и повышение эффективности переработки при одновременном производстве высокочистого и высокоэффективного продукта. протеиновый порошок.
Традиционные методы влажной экстракции позволяют получать белок высокой чистоты, однако у них есть существенные недостатки. Например, они потребляют большое количество воды, оставляют химические остатки, влекут за собой высокие затраты на очистку сточных вод и склонны повреждать естественную структуру белка.
Для решения этой проблемы предлагается революционный, чисто физический метод сухого обогащения с помощью пневматических классификационных мельниц (ACM). Он работает без сточных вод и полностью сохраняет естественную активность белка, предлагая новый путь к достижению превосходного выхода и качества.
В этой статье рассматривается, как оптимизировать процесс ACM для максимизации выхода порошка горохового белка.
Центральная роль Воздушные классификационные мельницы при сухом отделении гороха
Для понимания того, как повысить урожайность, необходимо сначала разобраться в микроструктуре гороха и принципах работы пневматических сортировочных мельниц.
Горох состоит преимущественно из крахмальных гранул, окруженных белковой матрицей. Крахмальные гранулы относительно крупные (обычно от 20 до 40 мкм). Белковые фрагменты чрезвычайно малы (обычно менее 3–5 мкм).
Основной принцип сухого разделения заключается в отделении белков от крахмала путем точного измельчения. Затем два компонента разделяются с помощью потока воздуха на основе различий в плотности и размере частиц.
Пневматическая сортировочная мельница объединяет «сверхтонкое измельчение» и «точную классификацию» в единый процесс:
Механическая ударная шлифовка: После попадания порошка горохового белка в камеру измельчения он подвергается интенсивному ударному воздействию, сдвигу и столкновению со стороны высокоскоростных вращающихся молотков или лезвий, что приводит к быстрому измельчению.
Классификация и разделение воздуха: Измельченный материал поступает в зону классификации под действием силы всасывания воздуходувки. Встроенное высокоскоростное классификационное колесо создает мощную центробежную силу, а воздушная сеть системы создает центростремительное всасывание. Более легкие и мелкие частицы белка преодолевают центробежную силу, проходят через классификационное колесо с потоком воздуха и попадают в систему сбора (обогащенные в виде высокобелкового порошка). Более тяжелые и крупные частицы крахмала отбрасываются классификационным колесом обратно в зону измельчения для повторного измельчения или выгружаются через выпускное отверстие (обогащенные в виде крахмального порошка).
Пять ключевых стратегий повышения выхода горохового протеинового порошка с использованием пневматических классификационных мельниц.
Для максимизации выхода (эффективности производства и обогащения) порошка горохового белка крайне важно точно настроить параметры процесса, условия обработки материалов и конфигурацию системы производственной линии.
1. Строго контролировать влажность и содержание масла в исходном материале.
Физические свойства материала напрямую влияют на эффективность измельчения и классификации. Содержание влаги в очищенном горохе должно строго контролироваться в пределах от 101 до 121 тонны на тонну. Избыточная влажность: материал становится более упругим, что затрудняет его измельчение ударным способом. Кроме того, он имеет тенденцию слипаться внутри измельчительной камеры, засоряя сита или сортировочные колеса, что приводит к перебоям в производстве и значительному снижению производительности.
Умеренная сушка: это повышает хрупкость материала, облегчая отслаивание белковой матрицы от поверхности крахмальных гранул. Это обеспечивает «точное разделение», тем самым увеличивая почасовую производительность каждой машины.
2. Оптимизация «золотого сечения» между скоростью вращения шлифовального диска и скоростью вращения классификационного колеса.
Ключ к повышению выхода продукта заключается в балансе между степенью распада и точностью разделения.
Скорость вращения шлифовального диска: Скорость определяет интенсивность процесса измельчения. Ее следует регулировать таким образом, чтобы белок отделялся от крахмала, не раздробляя крахмальные гранулы. Если крахмальные гранулы измельчены слишком мелко (стали слишком мелкими), они смешаются с белком. Это препятствует эффективному разделению гранул классификатором, что снижает чистоту и выход протеинового порошка.
Скорость вращения колеса классификатора: Скорость вращения классификационного колеса определяет размер частиц (d50). Для горохового белка скорость вращения классификационного колеса обычно устанавливается в более высоком диапазоне, чтобы обеспечить поддержание размера частиц d50 ниже 15 мкм. Это позволяет мелким частицам белка быстро проходить через него, обеспечивая непрерывный, эффективный и высокопроизводительный процесс.
3. Оптимизация воздушного потока системы и соотношения газа и твердых частиц.
Воздушные сортировочные мельницы — это системы, использующие воздух в качестве носителя. Общий поток воздуха в системе отвечает не только за транспортировку материала, но и за охлаждение измельчающей камеры, а также за проведение классификации и грохочения.
Увеличение потока воздуха: Это ускоряет прохождение качественного мелкодисперсного порошка (протеинового порошка) через классификационное колесо и уменьшает перемол в камере измельчения. Это напрямую увеличивает производительность за единицу времени.
Оптимальное соотношение воздуха и твердых частиц: Скорость подачи должна точно соответствовать потоку воздуха. Чрезмерная подача может привести к дисбалансу «слишком много воздуха и слишком мало материала» или «слишком много материала и слишком мало воздуха» в системе, вызывая турбулентность воздушного потока и снижая эффективность классификации. Поддержание постоянного соотношения воздуха и твердых частиц с помощью автоматизированной системы подачи с регулируемой частотой является основой для стабильной и высокой производительности.
4. Износостойкая и антиадгезионная конструкция
Растительные белки обладают определенной липкостью и гигроскопичностью. Во время высокоскоростного измельчения локальное повышение температуры может привести к размягчению белков и их прилипанию к внутренним стенкам измельчительной камеры и лопастям классификационного колеса.
Выбирайте вкладыши, прошедшие полировку поверхности и обработку антиадгезионным покрытием.
Регулярно очищайте классификационные колеса с помощью обратного потока воздуха, чтобы предотвратить образование накипи на лопастях, которая может вызывать динамический дисбаланс и снижать эффективность классификации. Это обеспечит непрерывную работу оборудования при высоких нагрузках в течение 24 часов, тем самым увеличивая общую производительность.
5. Внедрение замкнутых или многоступенчатых систем классификации.
Однократная сортировка часто не позволяет полностью извлечь весь белок. Для максимизации выхода продукции перерабатывающие предприятия обычно используют двухступенчатые или многоступенчатые системы воздушной сортировки. На первой ступени удаляется большая часть грубого крахмала, а богатый белком мелкий порошок поступает во вторую ступень воздушной сортировки для дальнейшей очистки. Этот комбинированный процесс позволяет тщательно извлечь белок из гороха, максимизируя общий выход продукции.
Вопросы и ответы (FAQ)
В реальных производственных условиях операторы часто сталкиваются с различными проблемами, влияющими на производительность и баланс процесса. Ниже приведены подробные ответы на два наиболее распространенных вопроса.
Вопрос 1: Допустимо ли бездумно увеличивать скорость подачи сырья для достижения более высокого выхода протеинового порошка? Если нет, каковы последствия?
Отвечать:
Ни при каких обстоятельствах нельзя произвольно увеличивать скорость подачи. В воздухоклассифицирующей мельнице зависимость между производительностью и скоростью подачи имеет U-образную форму; это не линейная положительная корреляция. Перегрузка не только не увеличивает производительность, но и приводит к падению эффективности всей производственной линии. Конкретные причины следующие:
- Блокировка воздушного потока и чрезмерная концентрация
- Снижение как чистоты, так и выхода продукции.
- Переходная перегрузка системы
Правильный подход:
Скорость подачи должна регулироваться автоматически посредством обратной связи по току. Поддерживайте ток главного двигателя в оптимальном диапазоне нагрузки 80%–85% номинального тока; в этом случае эффективность работы мельницы и стабильность оборудования достигают оптимального баланса.
Вопрос 2: В пневматических сортировочных мельницах при работе на высоких скоростях выделяется значительное количество тепла. Как это влияет на выход порошка горохового белка? Как следует решить эту проблему?
Отвечать:
Перегрев является «тихим убийцей» в производстве сухих растительных белков. Механическое воздействие и сдвиг воздушного потока генерируют значительное количество тепла за счет трения внутри камеры измельчения.
Это приводит к повышению внутренней температуры системы (иногда до 50–60 °C и выше). Это оказывает двойное негативное воздействие как на урожайность, так и на качество:
- Слипание материалов и закупорка пор снижают производительность.
- Денатурация белка и потеря ценности
Системные решения:
Установите систему подачи холодного воздуха (холодильный агрегат): это наиболее эффективная мера. Установите систему воздушного охлаждения перед входом вытяжного вентилятора. Предварительно охладите воздух, подаваемый в шлифовальную камеру, до 5–10 °C. Используйте холодный воздух для противодействия механическому нагреву, поддерживая общую рабочую температуру внутри шлифовальной камеры ниже 30–35 °C.
Конструкция камеры измельчения с водяным охлаждением:
Выберите воздухоклассификационную мельницу, оснащенную рубашкой охлаждения с водяным охлаждением. Циркулирующая охлаждающая вода проходит через наружные стенки камер измельчения и классификации для принудительного отвода тепла от оборудования.
Увеличьте воздушный поток в системе:
В пределах, допустимых технологическим процессом, соответствующим образом увеличьте мощность вентилятора. Быстрая циркуляция воздуха отводит тепло из системы вместе с воздухом, создавая эффект «воздушного охлаждения».
Заключение
Использование пневматической сортировочной мельницы для увеличения выхода порошка горохового белка — это систематическое инженерное мероприятие, включающее в себя множество аспектов, в том числе свойства материалов, механические параметры, аэродинамику и координацию различных процессов.
В процессе производства необходимо поддерживать влажность материала в оптимальном диапазоне хрупкости. Одновременно необходимо точно регулировать соотношение скоростей измельчения и разделения, а также поддерживать разумную концентрацию воздуха и твердых частиц. Для минимизации прилипания материала процесс можно дополнить охлаждением холодным воздухом и сложными противоприлипающими конструкциями.
Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете связаться с представителем Zelda Online по любым вопросам.
— Опубликовано Эмили Чен
