Ekstrūzija

 

 
 

 

1. Введение

Компания АО «Farmet a.s.» занимается разработкой, проектированием, изготовлением и продажей комплексного технологического оборудования для производства и переработки растительных масел и производства кормов.

Подход к планированию технологии (завода) в целом, вкл. разделение на отдельные производственные секции, описан в статье „Проект завода по производству растительных масел“ (далее в тексте - Проект завода “Farmet“). В приложении предлагаем Вашему вниманию „Общие торговые условия“ (далее в тексте - „ОТУ“). Рекомендуем подробно изучить эти материалы перед тем, как Вы будете знакомиться с данной технической информацией.

Данная техническая информация посвящена комплексному решению производственной секции PS2 для экструдирования кормов

ЭКСТРУЗИЯ КОРМОВ

Компания «Farmet» производит целый ряд шнековых экструдеров с широкой шкалой производительности и применения. Эти экструдеры можно также объединять в экструзионные линии, общая производительность которых определяется количеством и типом использованных единиц.

В таблице показаны возможности группировки отдельных типов экструдеров:

 

Требуемая производительность экструзионной линии*

Тип экструдера
100
кг/ч
250
кг/ч
500
кг/ч
1000
кг/ч
1500
кг/ч
2000
 кг/ч
4000
кг/ч
FE 100
1xFE100
2xFE100
 
 
 
 
 
FE 250
 
1xFE250
2xFE250
 
 
 
 
FE 500
 
 
1xFE500
2xFE500
3xFE500
 
 
FE 1000
 
 
 
1xFE1000
 
2xFE1000
4xFE1000
 
  Рекомендуемые конфигурации

 *Приводимые данные являются ориентировочными, могут меняться в зависимости от экструдируемого материала и/или использования опций. Параллельное подсоединение экструдеров дает возможность составлять технологические линии с многократной производительностью.

Использование производимых нами экструдеров и их модификаций, а также разных способов предварительной подготовки экструдируемого материала дает много возможностей для удовлетворения разнообразных требований к производству или обработкеотдельных компонентов кормов и их смесей.

                                                      Рис.1 - Экструдер FE500

 

2. Диапазон решения

В данной технической информации дано описание комплекта отдельных машин и оборудования, который обеспечивает эффективное производство высококачественного корма. Технологический комплекс можно модифицировать для переработки целого ряда компонентов кормов — зерновых, бобовых, их смесей с другим биологическим материалом (кормовыми культурами, мясом и отходами мясного производства, рыбами и т. д.).

Наши специалисты уже экструдировали целый ряд различных кормов и смесей и помогут Вам найти оптимальное решение и Вашей задачи. В нашем центре исследований и разработок экструзии и прессования мы можем также провести испытания экструзии поставленного Вами материала в полупроизводственных условиях.

Основой всегда является экструдер соответствующего ряда мощности, который по желанию заказчика (ОПЦИИ) можно дополнительно оборудовать различным предлагаемым оборудованием. Можно также в качестве дополнительного оборудования (ОПЦИИ) оснастить экструзионную линию оборудованием для обработки материала перед экструзией, формирования экструдата, охлаждения и, при необходимости, транспортировки на склад.

В данное предложение не входит складирование сырья и материалов ни на входе, ни на выходе процесса. 

Предлагаемое технологическое оборудование включает:

  •  машины и оборудование в соотв. с текстом этого предложения (оборудование, обозначенное «ОПЦИИ», не включено в базовую цену предложения, цена такой опции указана отдельно или будет определена после оценки местных условий)
  •  технологическую электропроводку
  •  систему управления и визуализации процесса (согласно выбранному уровню автоматизации)
  • сопроводительную документацию – инструкцию по использованию технологии и отдельных машин, технологические и электрические схемы, документацию напорных баков
  •  «ЕС Заявление о соответствии» на все поставляемое оборудование в соотв. с правилами ЕС при поставках в ЕС, а в случае сотрудничества с генеральным проектировщиком заказчика — и «ЕС Заявление» на всю поставляемую технологию

Проект является частью поставки только в случае заказа комплексной технологической линиион не входит в поставку отдельного экструдера. В эту категорию входит:

  • предпроектная разработка технологии
  • исходная документация для подготовки пакета документов для получения разрешения
  •  на строительство
  • документация для реализации технологии
  • документация фактического состояния

Предлагаемое технологическое оборудование не включает:

  • строительный проект – предполагается сотрудничество генеральным проектировщиком заказчика
  •  любые строительные работы
  • транспорт к месту реализации
  • подводку силовых кабелей электроэнергии к распредщитам технологии
  • компенсацию холостого хода (нужно решать централизованно для всего завода)
  • источник пара – котельную, производящую необходимое количество пара в соотв. с таблицей параметров
  • сертификацию, ревизии и утверждения за пределами ЕС
  • общее утверждение и ревизии пожарной безопасности, электричества, санитарно-гигиенические и т.д., необходимые в связи с общим строительством
  • монтаж
  •  шефмонтаж, введение в эксплуатацию, инструктаж обслуживающего персонала не включены в базовую цену, их стоимость приводится отдельно

 Данное предложение включает только машины и оборудование, определенно перечисленные ниже.

 

3. Описание процесса и технологии

3.1.  Принцип предлагаемой технологии

     Общие принципы экструзии: 

 Под ЭКСТРУЗИЕЙ подразумеваются процессы, включающие проминание, нагревание материала при повышеном давлении и после того выдавливание материала через щель - механическая и термическая обработка материала. Экструзия часто обозначается как метод „HTST“ (High Temperature Short Time), т. к. речь идет о кратковременном воздействии высокой температуры.  ЭКСТРУДЕР – здесь этим разумеется шнековая продавливающая машина.

 В области производства кормов технология экструзии используется для:

  • улучшения свойств кормов вследствие механической и термической обработки в экструдере;
  • формирования корма путем продавливания через матрицу (гранулы, пеллеты).

Преимущества использования экструзии:

  • механическое измельчение.  Полученная очень мелкая структура благоприятна для хорошего переваривания корма. Экспанзией на выходе из экструдера нарушается внутренняяя структура материала, что облегчает переваривание, и одновременно увеличивается площадь поверхности корма и тем самым ускоряется переход питательных веществ в пищеварительном тракте.
  • разрушение (денатурациябелков.   Кратковременный нагрев на более чем 100°C при одновременном воздействии давления внутри экструдера приводит к весьма эффективному изменению (свариванию, денатурации) белков и, благодаря этому, к повышанию энергетической ценности кормов.
  • деактивация энзимов
  • радикальное снижение содержания антипитательных веществ и натуральных токсинов.  Экструзия весьма эффективно разрушает целый ряд антипитательных веществ. Например, при экструзии сои радикально снижается показатель активности уреазы. Для питания моногастричных животных положительным фактором является снижение содержания ингибитора трипсина.
  • стерилизация.  Температура и давление в экструдере уничтожают бактерии, плесень и другие нежелательные организмы. Развитие плесени и последующая продукция микотоксинов прекращается, что позволяет увеличить срок хранения.
  •  желатинирование крахмала.  Крахмал — часто встречающаяся и важная составная часть кормов. В процессе экструзии сложные крахмалы и сахара распадаются на простые, что улучшает усвояемость кормов.
  • гомогенизация и возможность выбора формы.  В экструдере все составные части кормов перемешиваются. Продавливая корм через формующую матрицу, можно получать самые разные формы пеллет (что используется, например, при производстве кормов для собак и др. домашних животных). Условием получения и сохранения необходимой формы является состав экструдата - достаточное содержание связывающих веществ (чаще всего — крахмала). 

Некоторые свойства процесса экструзии уникальны, и их невозможно заменить никаким другим способом переработки.

3.2.  Описание процесса экструзии

Перерабатываемый материал непрерывно дозируется в экструдер. Для этого необходимо, чтобы экструдер был всегда оборудован дозировочным конвейером, экструдер нельзя заполнять полностью! Экструдер оборудован шнеком с переменным уклоном и глубиной, чтобы происходило сжатие, измельчение и проминание поступающего материала, и одновременно он нагревался трением до температуры свыше 100°C. Из-за высокого давления содержащаяся в семенах вода остается в жидком состоянии и при температуре свыше 100°C. Тонкий слой материала нагревается трением очень быстро и равномерно. Непродолжительный период нагревания (короткая тепловая экспозиция) и воздействия высокого давления приводит к изменениям белков, крахмалов и ингибированию антипищевых веществ.

Нагретый и сжатый материал непрерывно выходит из экструдера через формовочную матрицу. На выходе из экструдера происходит очень интенсивная экспансия. Как только материал выходит из экструдера через формующее отверстие и оказывается в свободной атмосфере, вода мгновенно испаряется и материал расширяется (экспандирует), в т. ч. вода, содержащаяся внутри клеток. Поэтому происходит интенсивное разрушение клеточных структур, превращение крахмалов и белков, что существенно повышает питательную ценность корма.

Если в перерабатываемом материале содержатся вяжущие вещества (крахмалы и др.), можно установкой соответствующей формы формовочного отверстия и резака очень эффективно производить кормовые гранулы самой разной формы.

  
                                           Рис.2 – Схема возрастания давления и температуры в экструдере

 

3.3. Материалы, подвергаемые экструзии

Процесс экструзии может быть использован для многих биологических материалов растительного и животного происхождения, но всегда необходимо сделать соответствующие установки процесса для конкретного материала, прежде всего учитывая содержание воды и жира.

Для правильного протекания процесса экструзии поступающий материал должен содержать воду для „варки белков“ и последующей экспансии, а также определенную минимальную долю жира (жира) и воды для „смазки“ экструдера. Упрощенно можно сказать, что для стабильного процесса экструзии необходимо обеспечить „смазочное вещество“ (т. е. долю воды и жира) в пределах ≈ 20 – 30%. Примером оптимального материала для использования экструзии может служить соя, для переработки которой данная технология используется наиболее часто.

Предполагается , что в случае сои влажность поступающего материала не ниже 8%, а содержание масла колеблется в пределах 18 – 22%. То есть в сумме 26-30% - это является идеальным.

При более высоком содержании масла в экструдированом материале материал в экструдере становится слишком жидким (кашеобразным), и экструдер не функционирует правильно. Поэтому для переработки масличных семян с содержанием масла > 25 % необходимо содержание масла снизить отжимом (предложение по прессованию будем рады Вам предоставить). На первой ступени выжимается часть масла, чтобы содержание масла в жмыхе с первой ступени было ≈ 20 %, а его влажность ≈ 10 %. Это оптимальные параметры для экструзии.

При более низком содержании масла в экструдированом материале экструзия также возможна, но для достаточной „смазки“ экструдера нужно увеличить влажность. Этого можно достичь, добавляя воду или пар в поступающий материал.

Иногда для обеспечения стабильного хода процесса требуется добавить в экструдируемый материал жир.

Обыкновенно экструдируются разные смесм зерновых, масличных, также и с добавлением животных остатков (мяся, дкобленных костей, итд.).

Учитывая разные параметры отдельных кормов (содержание клетчатки, крахмалов, жиров, воды и др.), технологию всегда необходимо оптимализировать для конкретного материала или группы аналогичных материалов.

Материал перед экструзией надо надробить или размелчить другим способом, чтобы поступал гравитационно в экструдер. Чем качествене дробление и перемешание отдельных компонентов, тем ровномернее и качественее происходит экструзия.

Чтобы не происходило забывание входа в экструдер, размеры частиц материала не должны перевашать 10мм для малых экструдеров FE100 и FE250 или 25мм для экструдеров FE500 и FE1000.

 Оптимализацию процесса экструзии можно обеспечить путем:

  • изменения влажности (сушка / увлажнение)
  • изменения содержания жира (отжим части масла / добавление масла)
  • механической обработки - дробления, удаления шелухи и т. п.
  • изменения температуры обработкой паром или нагреванием
  • изменения действующих сил давления и трения внутри экструдера посредством замены шнеков или дроссельных вкладышей
  • тонкой регулировки сил давления настройкой выходного отверстия или диаметра головки.

 Общий обзор: 

Входной материал
Содержание масла (%)
Пример Технологии Рекомендации
< 16%

Зерновые, бобовые, мука, манка, различные смеси

Мокрая экструзия, добавление жира

Нужно использовать ОПЦИИ для мокрой экструзии или для предварительной обработки материала

 16% - 22%

Соя, масличные семена после предварительного прессования, проростки риса и др.

Сухая экструзия Выбор ОПЦИЙ в соотв. с требованиями к содержанию масла в экструдате
> 22% Масличные семена Отжим части масла, затем сухая экструзия

Закажите наше предложение по прессованию с экструзией

 Если Вас интересует экструзия нестандартного материала, свяжитесь с нами для получения более конкретной информации.

3.4. Описание предлагаемой технологии экструзии
 (в соотв. с технологической схемой в приложении № 3)

Центральным элементом технологии экструзии являются экструдеры FARMET FE100, FE 250, FE500 и FE1000, которые покрывают широкий диапазон производимостей. Дальнейшего расширения можно достичь параллельным подсоединением экструдеров. В нижеследующей таблице даны ориентировочные параметры мощности отдельных экструдеров для сухой и мокрой экструзии указаны в зависимости от употребления ОПЦИИХ:

Тип экструдера
Обычная мощность при сухой экструзии* (кг/ч)

Обычная мощность примокрой экструзии* (кг/ч)

Подводимая мощность (кВт)
FE 100
100
90-130
15
FE 250
250
225-325
22
FE 500
500
450-650
55
FE 1000
1000
900-1300
110

 *Приводимые данные являются ориентировочными, могут колебаться в зависимости от экструдируемого материала и/или использования опций. Параллельное подключение экструдеров дает возможность составлять технологии с многократной мощностью. Данные для мокрой экструзии .

Расширение функций отдельных экструдеров возможно путем использования дополнительного оборудования (ОПЦИЙ).

Вход материала

Для правильного функционирования экструдера необходимо всегда позаботиться о непрерывном дозировании поступающего в экструдер материала, лучше всего — с возможностью автоматического изменения дозирования для возможной оптимализации процесса и реакции на перегрузку и другие производственные ситуации. Поэтому дозировочный конвейер всегда включен в базовое предложение.

В зависимости от условий конкретной реализации возможны следующие варианты:

  1. Ручная загрузка материала.   Эта возможность рекомендуется для малых экструдеров (FE100, FE250). Экструдер оснащен дозировочным конвейером и малым загрузочным бункером (ОПЦИИ), у которого предусмотрена ручная загрузка.
  2. Бункер с датчиком для управления предыдущей технологией.  Так же, как и в предыдущем случае, экструдер оборудован собственным дозировочным конвейером и бункером (ОПЦИЯ); этот бункер оснащен датчиком уровня, с помощью которого можно управлять предыдущей технологией заказчика (транспортеры и др.).
  3. Центральная загрузка материала.  Предусмотрен общий вход материала для нескольких экструдеров или технологической линии, оборудованной опциями для предварительной обработки материала. В этом случае входным элементом является бак временного хранения (ОПЦИЯ), а дозировочный конвейер экструдера может быть состыкован с предыдущим элементом комплекса.

Если предусмотрено включение в линию предварительной обработки материала перед экструзией (см. ОПЦИИ дробления, нагрева, обработки паром), дозирование управляется через управление материалом а затем через экструдер. Абсолютно равномерное дозирование в экструдер важно для его правильного функционирования.

Обработка материала перед экструзией

На входе технологию можно по желанию оборудовать ОПЦИЯМИ для предварительной обработки материала. Выбор оптимальных опций зависит от требований и условий эксплуатационника, вида перерабатываемого материала и требований к качеству экструдата. Некоторые ОПЦИИ оказывают непосредственное влияние на мощность технологии.

Очистка семян – ОПЦИЯ, рекомендуемая для зерновых и масличных культур, которые очищаются от нежелательных примесей (камней, соломы и др.), что в то же время защищает экструдер от чрезмерного износа.

Непрерывное взвешивание - ОПЦИЯ, рекомендуемая для сыпучих материалов; дает эксплуатационнику данные о переработанном количестве.

Дробление материала с помощью вальцовой дробилки обеспечивает механическое измельчение материала. Тем самым обеспечивается улучшение качества экструдата (гомогенность) и одновременно повышается производительность экструдера.  При выборе ОПЦИИ Дробление семян дробилка оборудуется принудительным отсасыванием. Отсосанная пыль отводится в циклоне. В поставку не входит фильтрация отсосанного воздуха за циклоном. Рекомендуем размещение циклона на складе экструдата.

Частичное удаление шелухи (для семян подсолнечника, сои) снижает содержание клетчатки в экструдате.

Произвольное оснащение экструдера для сухой / мокрой экструзии

Каке уже неоднократно упоминалось, содержание воды является очень важным параметром для процесса экструзии. На практике экструзия кормов разделяется на сухую экструзию и мокрую экструзию.

Сухая экструзия:  Для экструзии биологического материала наличие определенного количества воды необходимо всегда. Понятие „сухая экструзия“ означает, что вода в процесс не добавляется. Процесс обходится собственной водой (влажностью) перерабатываемого материала. Это обычный вариант, например, для сои (влажность 10 – 12%, жир 18 – 20%). Технология сухой экструзии очень проста - материал только проходит через экструдер (может быть предварительно измельчен).

Мокрая экструзия: понятие„мокрая экструзия“ означает, что в процесс вода добавляетсяДобавлять воду в процесс можно несколькими способами:

  1. впрыскивание воды прямо в камеры экструдера
  2. впрыскивание пара прямо в камеры экструдера
  3. увлажнение материала паром непосредственно перед экструзией в обогреваемом кондиционере

Все эти варианты описаны ниже как отдельные ОПЦИИ.

Обогреваемый кондиционер — это оборудование для прогревания (оборудовано нагревом) и увлажнения (впрыскивание пара или воды) материала перед экструзией. Оборудован системой перемещения материала с его одновременным постепенным перемешиванием.

Второй комплект шнеков для сухой/мокрой экструзии — это ОПЦИЯ, которая включает поставку альтернативного комплекта шнеков и прокладок. Замена этого комплекта дает возможность использовать оборудование как для сухой, так и для мокрой экструзии (экструдер должен быть оборудован и другими ОПЦИЯМИ для мокрой экструзии). 

Производительность экструдера

Производительность зависит от перерабатываемого материала, содержания воды и температуры материала и окружающей среды. Производительность определяется тем, что энергия экструдера трением преобразуется в тепло для нагревания материала до экструзионной температуры (110 - 140 °C в зависимости от материала). Поэтому один и тот же экструдер с одинаковой подводимой мощностью привода может перерабатывать больше материала, если этот материал на входе предварительно подогрет. Кондиционер обогревается, а впрыскивание пара также повышает температуру; поэтому с повышением температуры производительность экструдера увеличивается.

Нужно также помнить, что удельная теплоемкость воды намного выше. Для нагрева воды требуется намного больше энергии, чем для нагрева сухого вещества биологического материала, поэтому при высокой влажности материала производительность может снижаться. Производительность, таким образом, зависит от температуры и влажности.

С точки зрения эксплуатационных расходов нужно обратить внимание, что максимальное снижение расходов достигается при использовании самого дешевого источника энергии. Поэтому рекомендуется часть дорогой электроэнергии, необходимой для привода экструдера, по возможности заменить более дешевым источником (газовая или твердотопливная котельная). Тогда удельный расход электроэнергии (кВт на 1 т) существенно снизится. Поэтому, особенно в случае оборудования большой мощности, рекомендуем использовать паровой кондиционер с пропариванием.

Ориентировочный обзор влияния разных методов обработки материала на производительность экструдера дан в таблице в приложении №1 - Параметры.

Обработка экструдата:

Экструдированный материал (экструдат) выходит из экструдера через небольшое отверстие. У сплошных материалов (обычно с содержанием крахмала) нужно выходящий поток прерывать, иначе возникают длинные „веревки“ экструдата. Для этого случит ОПЦИЯ Режущая головка, которая устанавливается прямо на выходе из экструдера и дает возможность регулировать длину гранул установкой оборотов режущей головы.

                                                                     Рис.3 - ОПЦИЯ Режущая голова

Если важно сохранить форму продукта, нужно последующую манипуляцию с гранулами, пока они не остынут и не затвердеют, проводить особо бережно. Поэтому рекомендуется экструдат транспортировать с помощью конвейера – лучше всего ленточного — в холодильник, см. ОПЦИЮ Охлаждение экструдата.

При мокрой экструзии очень часто необходимо для правильного протекания экструзии повысить влажность на входе в экструдер. На выходе из экструдера под воздействием экспансии пара происходит значительное испарение, но часто конечная влажность выше, чем влажность, допустимая для складирования. Поэтому нужно заказать ОПЦИЮ Сушка экструдата.

Дальнейшая транспортировка, хранение, расфасовка в мешки или другое решение не входят в данное предложение. Для более мощной экструзионной линии будем рады помочь Вам с разработкой проекта.

Для складирования экструдата обычных кормов (напр., соя) можно использовать решение, разработанное фирмой Farmet для хранения жмыха – предложение PS5 – Склад жмыха.

 

Остальные ОПЦИИ:

Отсасывание водяного пара

При нагревании семян в экструдере испаряется часть содержащейся в них воды. При выходе семян из экструдера выделяется много пара. Поэтому выход из экструдера и сборный транспортер нужно принудительно проветривать – Это решает ОПЦИЯ Отсасывание водяного пара. В оборудование входит вентилятор и воздухотехнический трубопровод к местам интенсивного испарения. В поставку не включено подсоединение к центральной системе кондиционирования объекта. Возникающий конденсат сводится, в зависимости от конкретных условий, в жмых или в канализацию.

Пыльность технологического оборудования

Все оборудование и транспортные пути разработаны и герметизированы так, чтобы был максимально снижен выброс пыли. Но несмотря на это, на транспортерах, в местах пересыпания, загрузки и т. д. может происходить эмиссия пыли. Если необходимо решить проблему пыли и в таких местах, выберите ОПЦИЮ Аспирация пыли.

 
 

Как выбрать подходящую технологию и оборудование

  1. Сначала важно принять решение, какая версия технологии (мокрая или сухая экструзия) Вам необходима в качестве основной.
  2. На основании конкретной ситуации и требований нужно выбрать необходимые ОПЦИИ.
  3. Вы должны решить, какой вариант автоматизации и управления Вам подходит – см. раздел 6. 

Ядром поставки всегда является экструдер и дозировочный конвейер к экструдеру (вариант его исполнения зависит от типа технологии и использованных опций. 

Пример:                                                                                                                                         
                   Рис. 4 - Малый экструдер FE100 с ручной загрузкой (вариант для сухой экструзии)

 

 

 
                       Рис. 5- Экструдер FE 250 с ручной загрузкой (вариант для мокрой экструзии)

 

 

Рис. 6 - Экструдер FE500 (вариант для мокрой экструзии), без бункера, подготовлен для установки в экструзионную линию

 

 

3.5.  Управление и визуализация процесса

Уровень поставки с точки зрения электроинсталляции, измерений, регулировки и визуализации процесса можно выбрать из трех возможных вариантов:

A) Вариант CLASSIC

В поставку входит электрораспределительный щит с переключателями на передней панели. Управление с помощью классических элементов - контакторов, реле токовой защиты приводов. Установлен только частотный преобразователь дозировочного конвейера с ручной установкой оборотов.

На панели размещены кнопки управления отдельных приводов с просветкой и регулятор установки оборотов дозировочного конвейера, возможно — элементы управления других ОПЦИЙ – их необходимо выбрать и заказать одновременно – возможность их дополнительной установки в распредщит не гарантирована.

На панели изображается актуальное значение тока, потребляемого главным приводом экструдера.

Температура экструдера измеряется локально. 

В варианте CLASSIC экструдер не оборудован системой автоматического управления FIC. 

B) Вариант CLEVER

В варианте CLEVER в поставку входит электроинсталляция и система измерений, регулирования и визуализации всей технологии FIC Farmet           Inteligence Control (см. Техническую информацию Управление и вызуализация FIC в приложении).

C) Вариант CLEVER MAX

Функции идентичны с вариантом CLEVER, но добавлен преобразователь частот для главного привода экструдера. Это дает новые возможности в оптимизации процесса экструзии, автоматических реакций системы и защиты привода.

В варианте CLEVER MAX можно достичь отличной настройки параметров экструзии путем подбора оборотов для каждого специфического материала. Снижается количество необходимых мануальных вмешательств (регулировка форсунки, замена втулок), возрастает стабильность процесса.

Вы получите надежную защиту привода от перегрузок и система сама справится с большинством переходных и аварийных состояний. 

В обоих вариантах - CLEVER и CLEVER MAX - вся технология управляется автоматом (PLC) с контактной панели визуализации и управления, размещенной на главном распредщите. (Предполагается размещение распредщитов непосредственно вблизи экструдера). PLC может коммуницировать с PC визуализации, размещенным в операторской (если заказана опция PC Визуализации), где изображаются все измеряемые параметры процессов и откуда можно управлять технологией. 

Процесс функционирования всего оборудования – автоматический, с регулярными контрольными обходами персонала. Состояния и важные параметры процесса изображаются на TOUCH (контактной) панели электрораспределительного щита и одновременно на PC управления в операторской. Изображаемая на визуализации информация и «Инструкция по обслуживанию технологии» прилагаются на официальном языке данного региона.

                          Рис. 7 - Иллюстрация визуализации процесса на центральном PC управления

 

Система управления контролирует огромное количество значений и параметров и оценивает серьезность их возможного превышения. В случае появления нежелательных значений подается оптическое предупреждение обслуживающему персоналу на панели управления, в экстренных случаях – и звуковым сигналом. Если отклонение существенное или опасное, система сама начнет управляемый останов технологии. В случае особенно опасных значений или при активации округа CENTRAL STOP произойдет немедленная остановка всего оборудования таким образом, чтобы была обеспечена безопасность.

Однако необходимо обратить внимание на то, что такая экстренная остановка загруженного экструдера под давлением является с точки зрения технологии весьма жестокой по отношению к оборудованию, и необходимо минимализировать ее применение. Поэтому нужно использовать CENTRAL STOP только для предотвращения серьезной опасности, а в остальных случаях проводить управляемую остановку экструдеров, при которой сначала прекращается подача материала, экструдер в течение короткого времени опорожняется и только после этого останавливается.

Обслуживание оборудования в целом не требует больших затрат времени. Предполагаемое количество обслуживающего персонала указано в приложении № 1. Важным аспектом является квалифицированный инструктаж персонала и знание им технологии и ее системы управления.

Необходимо также следить за регулярным проведением чисток, и не реже 1 раза в полгода рекомендуется провести остановку и комплексную чистку технологии. 

 

3.6.  Вспомогательные системы 

Источник пара

Для предварительного нагревания материала в кондиционере (ОПЦИЯ) необходим источник пара с определенными параметрами. Этот источник пара не входит в предложение, но его возможно заказать как ОПЦИЮ. По другому заказчик должен сам обеспечить подведение пара на место, указанное в проекте. 

Отсасывание водяного пара

При нагревании семян в экструдере испаряется часть содержащейся в них воды. Наибольшее количество пара выделяется при выходе семян из экструдера, на транспортере экструдата и в охладителе. Поэтому экструдер, выход из экструдера, сборный транспортер и охладитель нуждаются в принудительном отсасывании пара. В состав ОПЦИИ Отсасывание водяного пара. входит вентилятор и воздухотехнический трубопровод к местам интенсивного испарения. В поставку не включено подсоединение к центральной системе кондиционирования объекта.

Аспирация пыли

Все оборудование и транспортные пути разработаны и герметизированы так, чтобы был максимально снижен выброс пыли. Но несмотря на это, на транспортерах, в местах пересыпания, загрузки и т. д. может происходить эмиссия пыли. Если необходимо решить проблему пыли и в таких местах, выберите ОПЦИЮ Аспирация пыли. 

 

 4. Опции

 Все указанные опции поставляются вместе с необходимой для их функционирования электропроводкой и подсоединением к системе управления, регулировки и визуализации. Цены опций, указанные в ценовом предложении, действительны только при заказе их одновременно с технологией PS2. Расходы на дополнительные поставки обычно значительно выше и расчитываются для конкретной ситуации.

Рекомендуем Вам уделить выбору ОПЦИЙ и, соответственно, всей спецификации надлежащее внимание уже в начале подготовки Вашей бизнес-концепции. Пожалуйста, заполните и пришлите нам заполненную Спецификацию для подготовки ценового предложения, которую Вы найдете в приложении № 7. 

 

      Название                                         Описание          Примечание
ОПЦИИ ОБЩИЕ
Отсасывание

Эта опция включает отсасывание пара от экструдеров; не включает подсоединение к центральной вентиляционной системе объекта. В случае совместного заказа ОПЦИИ Охлаждение экструдата воздухотехника (вентилятор) охладителя используется также и для отсасывания мест интенсивных испарений.

 
Аспирация пыли

Решает проблему эмиссии пыли возле транспортеров, на пересыпке, загрузке и т. п.

Необходимо решить в рамках проекта.

Второй комплект шнеков для сухой/мокрой экструзии

Эта ОПЦИЯ включает поставку альтернативного комплекта шнеков и прокладок. Замена этого комплекта дает возможность использовать оборудование как для сухой, так и для мокрой экструзии (экструдер должен быть оснащен также другими ОПЦИЯМИ для мокрой экструзии).

 
Обогреваемые паром камеры экструдера

Эта опция включает поставку рабочих камер экструдера с двухслойным вариантом корпуса с возможностью нагревания паром (макс. 0,6 МПа). Это дополнительное поступление тепла обеспечит хорошую регуляцию (система регулирования температуры камер входит в состав данной опции) и большую стабильность процесса экструзии, а также повысит производительность экструдера – см. приложение № 1 (Параметры). Часть тепла поступает посредством пара, а не трения. Это повышает срок службы рабочих органов. Если пар производится при помощи более дешевого источника, чем электроэнергия, то эта энергия дешевле и соответственно эта ОПЦИЯ снижает эксплуатационные расходы.

Только для экструдеров FE1000, FE4000.

Требование - подведение пара.

Впрыскивание масла в экструдер

Эта ОПЦИЯ рекомендуется для экструзии материалов с низким содержанием масла, где требуется дополнительное добавление жира.

 

Комплект специальных инструментов

Комплект специальных инструментов и вспомогательных приспособлений для техобслуживания и настройки экструдера данного типа.

 
PC визуализации см. раздел 6. Управление и визуализация процесса.  
 
ОПЦИИ ДЛЯ ВХОДА МАТЕРИАЛА
Загрузочная воронкак экструдеру малая, с ручной загрузкой
ОПЦИЯ - отдельный бункер для 1 экструдера.
Предназначено, прежде всего, для FE100, FE250.
 
 Малая воронка с датчиком уровня

Эта опция включает отдельный бункер для 1 экструдера, с датчиком уровня, с помощью которого можно управлять предыдущей технологией (напр., транспортером, который обеспечивает загрузку материала в бункер).

 
 

Центральный промежуточный бункер на несколько часов работы и дозирующий конвейер

Эта опция включает общий бункер для нескольких экструдеров и дозирующий конвейер к следующему оборудованию.

Повышаются требования к площади.
 
Очистка семян

Ситовое вибрационное очистное устройство отсеивает крупные посторонние предметы (камни, солома и пр. ) и мелкую пыль (песок и пр.). Выбор этой ОПЦИИ обеспечит Вам более высокое качество экструзии и защиту технологии от повреждения камнями и др. крупными предметами. Одновременно повышает срок службы технологии.

Для семян масличных культур.
Существенно поавшаются требования к площади и подводимой мощности.

Непрерывное взвешивание семян на входе

Тенсометрические весы непрерывного действия дают информацию о перерабатываемом количестве, т. е. о моментальной производительности технологии.

Для семян масличных культур
Дробление семян

Семена дробятся вальцовой дробилкой. Дробление улучшает ход экструзии и помогает увеличить общую производительность линии.

Для семян масличных культур.
Существенно увеличиваются требования к площади и подводимой мощности.
Удаление лузги
Предназначено для удаления части лузги перед экструзией. Это снижает содержание клетчатки в жмыхе и он становится более ценным кормом с высоким содержанием протеинов.
Эту опцию нужно заказывать вместе с ОПЦИЕЙ Дробление семян.
Для сои, подсолнечника.
Существенно увеличиваются требования к площади и подводимой мощности.
     
Температурная стабилизация – электро, вкл. источник
Для поддержания качества производства экструзии необходимо, чтобы температура материала, поступающегов экструдер, была не ниже чем 15°C (лучше всего — в пределах 20 – 40°C). Эта ОПЦИЯ обеспечивает нагревание поступающего материала на ≈ 20°C при помощи электрокотла, который является составной частью этой опции. Если существует местный доступный более дешевый источник энергии, его использование может быть рассмотрено в предпроектной разработке или в проекте.
Использование этой ОПЦИИ рекомендуется и при температуре окружающей среды выше 15°C, т. к. этим путем в материал поступает часть тепла. Настолько меньше тепла должно потом возникнуть в экструдере, что позволит немного увеличить его производительность.
Для сухой экструзии.
Для семян масличных культур.
Увеличиваются требования к площади и подводимой мощности.
 
Температурная стабилизация – паровая, без источника пара
Для поддержания качества экструзии необходимо, чтобы температура материала, поступающего в экструдер, была не ниже, чем 15°C (лучше всего — в пределах 20 – 40°C). Эта опция обеспечивает нагревание поступающего материала на ≈ 20°C при помощи обогреваемого паром горизонтального транспортера. Источник пара не входит в состав этой ОПЦИИ.
Использование этой опции рекомендуется и при температуре окружающей среды выше 15°C, т. к. в материал поступает часть тепла. Настолько меньше тепла должно потом возникнуть в экструдере, что позволит немного увеличить его производительность.
Эта опция подходит для сухой экструзии. Для мокрой экструзии лучше использовать пропаривающий кондиционер.
Для сухой экструзии.

Для семян масличных культур.

Увеличиваются требования к площади

 

ОПЦИИ ДЛЯ МОКРОЙ ЭКСТРУЗИИ
Дозирование воды в экструдер

ОПЦИЯ включает дозирующий насос с частотным управлением и форсунки для впрыскивания воды во входную часть экструдера.

 

Нагревание воды перед впрыскиванием - электро

Предназначено для нагрева воды перед впрыскиванием, нужно заказать вместе с ОПЦИЕЙ Дозирование воды в экструдер

Увеличиваются требования к инсталированной мощности.
Впрыскивание пара в экструдер

Предназначено для увлажнения и одновременного нагревания материала подведенным прямо в камеры экструдера паром. Пар возможно ввести только приблизительно в половине экструдера, поэтому на входе находится сухой и ненагретый. Из-за того лучше материал пропаривать в кондиционере.

Повышает производимость.

Кондиционер напаривания без нагрева (не напорный)

Предназначено для увлажнения и одновременного нагревания материала перед поступлением в экструдер. Корпус кондиционера без нагрева, тепло поступает только впрыскиванием пара.

Часть энергии приводится паром.

Кондиционеробогреваемый паром и ситема напаривания

Предназначено для увлажнения и одновременного нагревания материала перед поступлением в экструдер. Корпус транспортера нагревается паром, одновременно пар дозируется прямо в материал.

Увеличиваются требования к площади

Необходим подвод пара.

Кондиционеробогреваемый паром - стабилизационный

Предназначено для стабилизации и небольшое догретие после инектажа пара.

 
Источник пара - газ

Классический паровой котел, нагреваемый природным газом.

Для экструдеров FE250, FE500, FE1000.

Использование негрева газом понижает расходы на энергии.

 

ОПЦИИ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ЭКСТРУДАТА
Режущая головка

Режущая головка для деления экструдата на гранулы. Установкой оборотов регулируется длина гранул.

Для переработки материала, содержащего крахмал. Повышаются требования к подводимой мощности.

Формовочная форсунка (матрица)

Продавливание материала материала через матрицу формирует выходящий экструдат в соответствии с требованиями заказчика

Для переработки материала, содержащего крахмал.

Стабилизация формы экструдата

Эта ОПЦИЯ используется именно в случае, когда есть требование к как возможно лучшему сохранению формы экструдата и его бережливой транспортировке. Используется обыкновенно вместе в ОПЦИЯМИ «Режущая головка» и «Формовочная форсунка (матрица)».

 
Охлаждение экструдата

Эта ОПЦИЯ включает транспортировку экструдата в охладитель (предполагается размещение охладителя на расстоянии макс. 10 м) и поставку охладителя.

Охдаждение повышает сроки хранения.

Сушка экструдата

Сушку экструдата нужно решать в соответствии с условиями конкретной аппликации, в зависимости от вида перерабатываемого материала, мощности, влажности на выходе из экструдера и требуемой влажности хранения. Выбор необходимого технического оборудования проводится индивидуально в рамках предпроектной подготовки.

Существенно увеличиваются требования к площади и подводимой мощности.

 

 

 5. Параметры оборудования 

 В таблице в приложении 1 Параметры даны основные параметры производительности, качества, требования к помещению и энергии для модельных вариантов сухой a мокрой экструзии типичных культур. Это ориентировочные значения для стандартных, проверенных на практике решений, и некоторые из них можно скорректировать в соответствии со специфическими требованиями конкретного инвестиционного проекта. Для достижения указанных параметров производительности и качества необходима обкатка технологии (несколько недель) и стабильная эксплуатация.  Решающими параметрами являются производительность технологии (количество переработанных масличных семян за единицу времени).

 

5.1.  Параметры перерабатываемого материала

Экструзией можно перерабатывать почти каждый биологический материал растительного и животного происхождения и его смеси.

Сложно точно определить свойства в общем предложении, поэтому дальше указаны только основные предположения и требования, необходимые для правильного экструдирования. Для конкретных случаев нам необходимо знать свойства материала, который Вам нужно экструдировать, и мы предложим возможное решение. При необходимости можно провести пробную экструзию Вашего материала в нашей опытной лаборатории.

 

Влажность и содержание жира в качестве „смазочного вещества и стабилизатора“ процесса уже упоминались во введении.

Упрощенно можно сказать, что доля „смазки“, т. е. масла и воды, в общей сложности не должна быть меньше чем cca 20 - 30 %. Если, например, содержание масла составляет только 6 %, то влажность на входе должна быть около 20 %. Этого можно достичь добавлением воды или пара в поступающий материал.

Содержание жира в основном определяется естественным содержанием жира в материале или требованиями к содержанию жира в корме - в таком случае рекомендуем заказать ОПЦИЮ Впрыскивание масла в экструдердля дополнения нехватки масла /жира.

Влажность, т. е. содержание воды, является лимитирующим фактором для экструзии абсолютного большинства кормов с низким содержанием жиров. Для этого предназначена мокрая экструзия. В простых случаях (при низких мощностях) достаточно впрыснуть воду прямо в экструдер (лучше нагреть ее для предотвращения потери мощности).

 

Мокрая экструзия с паровым кондиционером

Комплексное профессиональное решение мокрой экструзии с напаривающим кондиционером — лучшее и универсальное решение.

Кондиционер рассчитан на прямое впрыскивание пара, что приводит к увлажнению, а также, благодаря конденсации пара, к быстрому и интенсивному нагреванию материала.

Благодаря большому количеству тепла, которое содержит в себе вода (тепло, которое освобождается при конденсации 1 кг пара, примернов в 1 000 раз превышает тепло, необходимое для нагревания 1 кг биологического материала на 1°C, 1 л воды = 2 257 K´кДж/кг, cbio = 2,2 кДж/кг), добавлении 10% пара в материал приведет к повышению температуры теоретически на 100°C, практически на ≈ 80°C.

Кондиционер расчитан на время задержки материала около 3-х минут и с использованием двух кондиционеров (см. ниже) возможно достич времени задержки до 7-и минут. В вариантах CLEVER и CLEVER MAX система перемешивания оборудована частотным управлением, что позволяет легко изменять количество материала в кондиционере, а тем и время обработки.

 

Самым идеальным решением является использование двух ступеней кондиционеров

На первой ступени проводится впрыскивание пара так, чтобы была достигнута требуемая влажность материала. Одновременно происходит нагревание, но достигнутая температура из-за конденсации не обязательно оптимальна).

На второй ступени уже, в большинстве случаев, не добавляется пар (но можно добавить), а используется непрямое нагревание заменой тепла для достижения и стабилизации оптимальной экструзионной температуры. Благодаря этому достигается отдельная регуляция влажности и температуры, а тем и отличная оптимизация процесса. В то же время это позволяет продлить время предварительной обработки в кондиционере.

 

Решение: „напаривание – дополнительное нагревание – экструзия“ дает возможность достичь высшего качества производимых кормов и пищевых продуктов.

 

Температура перерабатываемого материала влияет на энергоемкость. Для достижения всех параметров, указанных в этом предложении предполагается, что температура материала, поступающего на переработку, ≈ 20°C. Если температура ниже, то увеличится энергоемкость при нагревании, что ведет к снижению мощности технологии.

 

 

  6. Требования по обеспечению инсталляции и работы технологии

 Для обеспечения необходимых условий для установки и работы технологии клиентдолжен предусмотреть выполнение указанных ниже условий. Приводимые параметры являются ориентировочными и их необходимо конкретизировать в ходе предпроектной разработки или подготовки проекта реализации технологии.

 

6.1.    Помещения для инсталляции

Для установки технологии необходим утепленный объект, минимальные размеры которого указаны в табл. в приложении № 1 Параметры. Однако, в большинстве случаев необходимо намного большее пространство – для хранения материала. Большое значение имеет также логистика, т. е. способ доставки семян и отгрузки жмыха и растительного масла. Эту проблематику необходимо решать в рамках предпроектной разработки. Более подробная информация дана в материалах „Проект завода“.

 

6.2.    Энергия

Электроэнергия: технологическое оборудование использует сеть питания с напряжением 3 + PEN /3 + N + PE, AC 50Hz, 3 x 400 / 230 V. Подводимая мощность электроэнергии указана для каждой производительности оборудования в таб. в приложении № 1 Параметры, где указана также предполагаемая синхронизация.

Пар – используется для опций Кондиционер, Впрыскивание пара в экструдер и Нагреваемые паром камеры экструдера.

Предполагаемый расход пара зависит от влажности материала на входе, требуемого изменения влажности перед экструзией и требуемого нагрева материала.

Точная установка дозирования пара проводится аж во время введения в эксплуатацию. Нужно всегда принимать в расчет возможные изменения в перерабатываемом сырье и изменение требований.

Поэтому рекомендуем установить источник пара, который обеспечит возможность добавки до 15% пара к перерабатываемому материалу (т. е. 15 кг пара /ч на каждые 100 кг материала/ч). Реальный расход будет меньше.

Так рассчитывается ОПЦИЯ Источник пара: Удельный расход пара на 1000 кг материала.

Давление пара на границе подводки - 0,6 МПа для камер экструдера и 0,3 МПа для нагревающего конвейера.

Вода – используется для ОПЦИИ Впрыскивание воды в экструдер.

Для впрыскивания воды в экструдер достаточно питьевой воды из водопроводной системы.

Расход воды зависит от типа экструдируемого материала (его влажности и масличности).

 

6.3.    Рабочие среды

Работа экструзионной линии не требует других рабочих сред.

 

6.4.    Удельный расход на 1000 кг экструдированного материала (ориентировочные данные)

 Расход самого экструдера: 

Вид энергии

Сухая экструзия

Мокрая с впрыскиванием воды
Мокрая паровая
Электроэнергия , кВт
80 - 120
90 - 130

50 - 110

Пар, кг/ч
-------
-------
50 - 200
 

 6.5.    Лаборатория

Для хода технологии нужно делать измерения параметров в лабораторных условиях и по их результатам менять настройку технологии.

Лаборатория не входит в состав поставки.

Заказчик обеспечить неперерывную работу своей лаборатории или сотрудничество с местной лабораторией .

 

Требования к лаборатории:

Требуемые лабораторные анализи :

Отжим:

  • Семена на входе, жмых или шелуха  - измерения: Влажность, масличность – самые подходящие это приборы для анализа с короткым сроком обработки  образцов до 30 минут и возмосжность соглосования класическими методами экстракциии сушки в течении a 24 часов.

Шелушение:

  • Содержание клетчатки в шелухе – в течении макс. 24 часов
  • Содержание жира в шелухе – в течении макс. 24 часов
Дегумминг:
  • Содержание P в масле - самые подходящие это приборы для анализа с короткым сроком обработки  образцов до 30 минут и возмосжность соглосования класическими методами

 

  7. Экспуатация и техобслуживание

Все оборудование, указанное в данном предложении, рассчитано на непрерывную эксплуатацию (круглосуточно), без лишних отставок, предположительно - 330 рабочих дней в году.

Стабилизация технологии (температуры и параметров) занимает несколько часов (особенно у больших типов). Поэтому рекомендуется непрерывная эксплуатация продолжительное время с планируемыми остановками для сервиса и техобслуживания.

Сам процесс экструдирования – безотходный, в технологии не возникают физические отходы, но необходимо обратить внимание на выбросы пыли, водяного пара и натуральных ароматических веществ.

Натуральные ароматические вещества (запах, типичный для каждого отдельного вида перерабатываемых семян) выделяются при манипуляции и переработке сырья, большую роль играет при этом температура. На выходе экструдера интенсивно испаряется вода, эмиссия ароматических веществ там особенно значительная и ее надо принимать во внимание при выборе места для установки технологии.

Водяной пар – испаряется на выходе из экструдера, на следующих за ним транспортерах и в охладителе, если таковой используется. Поэтому эти места необходимо оборудовать локальным отсосом воздуха и вывести за пределы объекта. Это отсасывание можно заказать в качестве ОПЦИИ. Выведение вне объекта или подсоединение к центральной системе вентиляции объекта нужно решать аж при разработке проекта воздухотехники объекта для конкретного случая и такое решение не включено в данное предложение.

В случае общего заказа с ОПЦИЕЙ Охлаждения экструдата воздухотехника (вентилятор) охладителя используется также и для отсасывания с мест испарения. Выведение из объекта накже не входит в предложение.

Пыль – возникает не в процессе самой экструзии, а при манипуляциях (пересыпка транспортеров, загрузка и выгрузка кормов) и т.д. Меры разрабатываются в рамках каждого конкретного решения.

Технология разработана для непрерывного производственного процесса с автоматическим управлением и постоянным контролем со стороны обслуживающего персонала. Технология требует испытательного периода и обкатки оборудования (см. ОТУ). Технология экструзии базируется на создании давления механическим трением о шнековый механизм (шнеки, пластины, камеры), поэтому необходимо принимать в расчет износ некоторых частей. Необходимо планировать регулярную чистку и минимум 1 раз в полгода рекомендуем сделать отставку оборудования и комплексную чистку технологии.

Для производства шнеков мы используем высококачественные материалы и технологии, но и с учетом этого нужно принимать в расчет замену изношенных шнеков и втулок прессов и экструдеров (также как и метательных колес лущилок, если они используются). Срок работы шнеков сильно зависит от перерабатываемого сырья и его чистоты (обращайте внимание на абразивную пыль и песок – рекомендуем ОПЦИЮ Очистка).

 

Приложения:

  1. Параметры технологического оборудования
  2. Диапазон поставки
  3. Технологическая схема
  4. Схема диспозиции