Технико-технологическое обоснование проекта мукомольного завода хлебопекарного сортового помола пшеницы производительностью 90 тонн/сутки: От нормативной базы к детальным инженерным расчетам

В условиях постоянно растущего населения планеты и нестабильной геополитической ситуации обеспечение продовольственной безопасности становится одним из приоритетных направлений развития любой национальной экономики. Мукомольная промышленность, как ключевое звено в цепочке производства основных продуктов питания, играет в этом процессе фундаментальную роль. Современные мукомольные предприятия — это не просто производственные цеха, а высокотехнологичные комплексы, способные эффективно перерабатывать зерно, сохраняя его пищевую ценность и производя продукцию, соответствующую строгим стандартам качества.

Настоящий курсовой проект нацелен на разработку полного технического и технологического обоснования мукомольного завода хлебопекарного сортового помола пшеницы производительностью 90 тонн в сутки. Задача включает в себя не только описание технологических процессов, но и детальные инженерные расчеты основного и вспомогательного оборудования, а также проектирование критически важных систем, таких как аспирация и транспорт. Структура работы последовательно проведет читателя от ознакомления с нормативно-правовой базой и исходными данными до глубокого погружения в специфику технологической схемы, расчеты оборудования и проектирование вспомогательных систем, подчеркивая комплексный и научно обоснованный подход к реализации проекта, что особенно важно для обеспечения долгосрочной рентабельности и устойчивости предприятия.

Нормативно-правовая база и исходные данные для проектирования мукомольного завода

Проектирование мукомольного завода — это многогранный процесс, который требует неукоснительного соблюдения целого ряда государственных стандартов и отраслевых норм. Именно эти документы формируют каркас, на котором строится вся технологическая и инженерная архитектура предприятия, обеспечивая его эффективность, безопасность и соответствие требованиям рынка. Не стоит забывать, что пренебрежение нормативами не только чревато штрафами, но и ставит под угрозу качество продукции и безопасность производства.

Основные нормативные документы и их применение

В основе каждого успешного проекта лежит глубокое понимание и строгое следование актуальной нормативной документации. Для мукомольного производства таким краеугольным камнем по состоянию на 2025 год является ВНТП 03-89 — Ведомственные нормы технологического проектирования мельничных предприятий. Этот документ служит основным методологическим руководством, регламентирующим практически все аспекты технологического проектирования: от выбора площадки и компоновки цехов до требований к оборудованию, режимам работы и параметрам вспомогательных систем. Его положения обеспечивают унификацию подходов и гарантируют, что вновь создаваемые или модернизируемые предприятия будут соответствовать общепринятым стандартам эффективности и безопасности.

Параллельно с отраслевыми нормами, к проектированию применяются и государственные стандарты (ГОСТ), регулирующие качество сырья и готовой продукции. В данном проекте ключевое значение имеют:

• ГОСТ 34702-2020 "Пшеница хлебопекарная. Технические условия": Этот межгосударственный стандарт определяет строгие требования к качеству исходного сырья — пшеницы. Он классифицирует пшеницу по ее хлебопекарным свойствам, устанавливает допустимые нормы по влажности, содержанию примесей, количеству и качеству клейковины, белка и другим показателям. Соответствие поступающей пшеницы данному ГОСТу является залогом получения высококачественной муки.
• ГОСТ 26574-2017 "Мука пшеничная хлебопекарная. Технические условия": Данный межгосударственный стандарт регламентирует качество готовой продукции. Он устанавливает требования к сортовой хлебопекарной муке, включая такие показатели, как белизна, влажность, зольность, количество и качество клейковины, крупность помола, число падения и другие. Соблюдение этого ГОСТа — конечная цель всего технологического процесса, подтверждающая конкурентоспособность и пищевую ценность производимой муки.

Таким образом, комплексное применение этих нормативных документов позволяет создать не просто функциональное предприятие, а завод, способный производить продукцию высокого качества, соответствующую ожиданиям потребителей и требованиям рынка.

Качественные характеристики исходного сырья и требования к готовой продукции

Исходное сырье — пшеница — является фундаментом, на котором строится все мукомольное производство. Её качество определяет не только выход готовой продукции, но и её хлебопекарные свойства. Согласно ГОСТ 34702-2020, пшеница хлебопекарная классифицируется по "силе", что напрямую связано с её клейковинными свойствами и содержанием белка.

Ключевые критерии качества пшеницы для помольной партии:

• Сильная пшеница (улучшитель): Это зерно с высоким содержанием и отличным качеством клейковины. Минимальное содержание клейковины должно составлять 28,0%, при этом качество клейковины, определяемое прибором ИДК (измеритель деформации клейковины), должно находиться в диапазоне 43-85 единиц. Массовая доля белка (в пересчете на сухое вещество) должна быть не менее 13,5%. Такая пшеница способна улучшать хлебопекарные свойства более слабой пшеницы.
• Ценная по качеству пшеница (средняя по силе): Обладает хорошими хлебопекарными свойствами, но менее выраженными, чем у сильной. Минимальное содержание клейковины — не менее 25,0%, массовая доля белка — не менее 12,5%.
• Филлер и слабая пшеница: Используются в смесях для достижения необходимого объема помольной партии, но не могут перерабатываться самостоятельно для производства высококачественной хлебопекарной муки.

Важность формирования помольной партии:

Одной из фундаментальных технологических операций в мукомольном производстве является формирование помольной партии, то есть создание оптимальной смеси различных партий зерна. Этот прием критически важен, так как он позволяет:

1. Стабилизировать качество муки: Даже при поступлении зерна с варьирующимися показателями, смешивание позволяет получить однородное сырье, из которого будет произведена мука стабильного качества.
2. Компенсировать недостатки: Если в наличии преобладает слабая пшеница, её подсортировка сильной или ценной пшеницей позволяет довести хлебопекарные свойства смеси до необходимого уровня. Использование слабой пшеницы без подсортировки сильной или ценной категорически недопустимо для получения хлебопекарной сортовой муки.
3. Оптимизировать затраты: Эффективное использование различных партий зерна позволяет снизить общие затраты на сырье без ущерба для качества готовой продукции.

Базисные показатели качества зерна для расчета выхода продукции:

Для точного расчета технологических потерь и выхода готовой продукции используются следующие базисные показатели качества зерна, согласно нормативным документам:

• Влажность: 14,5%
• Зольность чистого зерна: 1,97%
• Сорная примесь: 1%
• Зерновая примесь: 1%
• Натура зерна при сортовых помолах: 750 г/л

Эти параметры служат отправной точкой для всех дальнейших расчетов, позволяя объективно оценить эффективность работы оборудования и всего технологического процесса.

Режим работы предприятия и расчет годового фонда времени

Эффективность работы любого промышленного предприятия во многом определяется рациональным режимом его работы. Для мукомольного завода, производящего хлебопекарную сортовую муку, ВНТП 03-89 устанавливает четкие требования к эксплуатационному режиму, который должен обеспечить непрерывность производственного цикла и максимальную загрузку оборудования.

Режим работы:

Мукомольный завод производительностью 90 т/сут проектируется с трехсменным круглосуточным режимом работы. Это означает, что производство осуществляется 24 часа в сутки, обеспечивая максимальную выработку продукции и быструю окупаемость инвестиций.

Рабочие дни в году:

Предполагается, что завод будет работать 300 рабочих дней в году. Это число учитывает выходные дни, не связанные с плановыми остановками на обслуживание и ремонт.

Расчет годового чистого времени работы мельницы:

Для определения фактического времени работы оборудования необходимо учесть плановые остановки. Согласно нормам, для мельничных предприятий предусматриваются декадные остановки на техническое обслуживание и профилактический ремонт, которые составляют 48 часов в месяц.

1. Общее количество декадных остановок в год:
   12 месяцев × 48 часов/месяц = 576 часов/год
2. Общее календарное время работы в году:
   300 рабочих дней × 24 часа/сутки = 7200 часов/год
3. Годовое чистое время работы мельницы:
   От общего календарного времени отнимаем время на плановые остановки:
   7200 часов/год – 576 часов/год = 6624 часа/год

Таким образом, годовой фонд чистого времени работы мельницы составляет 6624 часа. Этот показатель является критически важным для расчета годовой производительности, подбора оборудования и планирования производственных мощностей, обеспечивая реалистичную оценку потенциала предприятия.

Технологическая схема сортового помола и подготовки зерна к размолу

Производство высококачественной хлебопекарной муки — это сложный, многоступенчатый процесс, который начинается задолго до непосредственного измельчения зерна. Каждый этап технологической схемы, от первичной очистки до тонкого размола, направлен на достижение одной главной цели: максимальное извлечение чистого эндосперма с сохранением его хлебопекарных свойств, а также минимизацию попадания оболочечных частиц в готовую муку.

Принципы сортового хлебопекарного помола и общая структура процесса

В основе мукомольного производства лежит концепция сортового хлебопекарного помола. Это не просто измельчение зерна, а комплекс тщательно выстроенных технологических процессов, главной задачей которых является получение муки с заданными показателями качества при минимальном содержании оболочечных частиц и максимальном извлечении эндосперма. Задача сортового помола — обеспечить стабильно высокое качество муки, соответствующее требованиям хлебопекарной промышленности, будь то высший, первый или второй сорт.

Общая структура технологического процесса сортового помола включает два основных, но взаимосвязанных этапа:

1. Подготовка зерна к размолу: Этот этап является критически важным и включает в себя все операции, направленные на очистку зерна от примесей, его кондиционирование и доведение до оптимального состояния для последующего измельчения. От качества подготовки напрямую зависит эффективность размола и сортность получаемой муки.
2. Размол зерна: На этом этапе происходит непосредственное измельчение подготовленного зерна, разделение продуктов размола на муку, крупу и отруби, а также доизмельчение промежуточных продуктов до получения целевых сортов муки.

Каждый из этих этапов, в свою очередь, состоит из множества последовательных и параллельных операций, которые будут рассмотрены далее.

Подготовительное отделение: очистка и гидротермическая обработка зерна

Подготовительное отделение — это "сердце" мукомольного завода, где зерно преобразуется из сырья в готовый к размолу продукт. От тщательности и эффективности процессов очистки и кондиционирования зависит не только выход муки, но и её конечные качественные характеристики.

Трехкратная очистка зерна:

Для получения высококачественной муки необходимо максимально удалить из зерновой массы все виды примесей: сорные, минеральные, зерновые. Традиционно применяется трехкратная очистка, что позволяет обеспечить глубокую и эффективную подготовку:

1. Предварительная очистка: На этом этапе используются воздушно-ситовые сепараторы. Они отделяют крупные примеси (солома, камни, частицы колосьев) и мелкие примеси (песок, пыль, мелкие семена) за счет разницы в размерах и аэродинамических свойствах. Принцип работы основан на прохождении зерна через сита с различным размером отверстий и продувке воздушным потоком.
2. Основная очистка: После предварительной очистки зерно поступает на камнеотборники, которые предназначены для выделения тяжелых минеральных примесей (камней, металлических частиц) за счет разницы в плотности. Одновременно или последовательно используются триеры (куколеотборники и овсюгоотборники), которые с помощью ячеистой поверхности отделяют от зерна длинные или короткие примеси (например, куколь, овсюг, битое зерно).
3. Дополнительная очистка и концентрация: На завершающих этапах очистки могут применяться концентраторы или пневматические сортировальные столы. Эти машины разделяют зерно по плотности, что особенно важно для удаления трудноотделимых примесей и для подготовки зерна к последующей гидротермической обработке. Часто перед ГТО зерно проходит через магнитные сепараторы для улавливания ферромагнитных примесей.

Очистка поверхности зерна:

Помимо удаления примесей из общей массы, крайне важно очистить и саму поверхность зерна. Для этого применяются:

• Обоечные машины: Механически удаляют пыль, остатки плодовых оболочек, зародыша и бородки, приставшие к поверхности зерна, а также микроорганизмы.
• Щеточные машины: Дополнительно очищают поверхность зерна, полируя его и удаляя оставшиеся загрязнения.

Гидротермическая обработка (ГТО):

ГТО — это ключевой этап подготовки, который кардинально влияет на мукомольные свойства зерна. Она включает:

1. Увлажнение зерна: Зерно равномерно увлажняется до определенного уровня влажности (обычно на 1,5-3,0% выше базисной), что способствует набуханию оболочек и улучшению их эластичности.
2. Отволаживание: После увлажнения зерно выдерживается в специальных бункерах (отволаживателях) в течение определенного времени. Этот процесс называется отволаживанием.

Значение ГТО:

• Укрепление оболочек: Вода проникает в оболочки, делая их более эластичными и менее хрупкими. Это позволяет при размоле легче отделять оболочки от эндосперма, минимизируя попадание частиц отрубей в муку и снижая зольность.
• Улучшение размалываемости эндосперма: Одновременно влага проникает в эндосперм, что несколько ослабляет его структуру и облегчает измельчение, снижая энергозатраты и увеличивая выход муки.
• Повышение качества клейковины: ГТО оказывает влияние на клейковину, способствуя её созреванию и улучшению хлебопекарных свойств.

Типичная продолжительность отволаживания (τ) для мягкой пшеницы при холодном многоступенчатом кондиционировании варьируется от 12 до 24 часов. Точное время зависит от свойств зерна, его исходной влажности и желаемого эффекта, поскольку эти параметры напрямую влияют на конечные характеристики муки.

Размольное отделение: системы измельчения, сортировки и обогащения

Размольное отделение — это сердце мукомольного завода, где подготовленное зерно превращается в муку различных сортов. Этот процесс представляет собой сложную систему последовательных операций измельчения, сортировки и обогащения, направленных на максимальное извлечение эндосперма с заданными качественными характеристиками.

Принципиальная структура размола:

1. Драный процесс (Драные системы):
   • Назначение: Первичное измельчение зерна. Подготовленное зерно поступает на вальцовые станки с рифлеными вальцами. Основная задача драного процесса — не получить муку сразу, а максимально раскрыть зерно, отделить оболочки от эндосперма и получить крупные частицы эндосперма, называемые крупками и дунстами.
   • Оборудование: Вальцовые станки с рифлеными вальцами, работающие с различным зазором и дифференциацией скоростей.
   • Примерные зазоры: На I драной системе зазор составляет 0,8–1,0 мм, на III драной системе — 0,4–0,6 мм, постепенно уменьшаясь к последним драным системам.
2. Процесс обогащения (Ситовеечные машины):
   • Назначение: После каждой драной системы продукты размола (крупки, дунсты, мука, отруби) поступают на рассевы для сортировки. Полученные крупки и дунсты, содержащие частицы оболочек, направляются на ситовеечные машины (крупко- и дунстоотборники). Эти машины за счет вибраци�� и воздушного потока разделяют крупки и дунсты на фракции по размеру и плотности, эффективно отделяя частицы оболочек.
   • Оборудование: Ситовеечные машины.
3. Процесс шлифования и размольный процесс (Шлифовочные и размольные системы):
   • Назначение: Чистые крупки и дунсты, полученные после ситовеечных машин, направляются на шлифовочные и размольные системы. Здесь используются вальцовые станки с гладкими вальцами, которые осуществляют тонкое измельчение частиц эндосперма до состояния муки.
   • Оборудование: Вальцовые станки с гладкими вальцами.
   • Примерные зазоры: Для гладких размольных вальцов зазор минимален и составляет около 0,05 мм.
   • Многоступенчатость: Этот процесс также является многоступенчатым, что позволяет постепенно доизмельчать продукт и получать муку различных сортов с заданными показателями зольности и белизны.
4. Формирование и контроль муки:
   • Назначение: Полученная мука проходит через контрольные рассевы для удаления возможных крупных включений. Затем различные потоки муки могут быть смешаны для получения заданных сортов.
   • Оборудование: Контрольные рассевы, смесители муки.

Типовая технологическая схема сортового помола мягкой пшеницы:

Для производства хлебопекарной сортовой муки из мягкой пшеницы обычно применяется сложный повторительный помол с обогащением крупок. Такая схема позволяет максимально эффективно использовать сырье и получать муку высокого качества. Типовая схема предусматривает:

• 5-6 драных систем: Для последовательного раскрытия зерна и получения крупок.
• 10-11 шлифовочных/размольных систем: Для тонкого измельчения крупок и дунстов в муку. Это число может варьироваться в зависимости от требуемого выхода и качества сортов муки.

Такая сложная структура обеспечивает не только высокий выход муки, но и её соответствие строгим качественным показателям, установленным ГОСТ 26574-2017.

Расчет и подбор основного технологического оборудования мукомольного завода

Подбор оборудования для мукомольного завода — это не просто выбор машин из каталога, а сложный инженерный процесс, основанный на точных расчетах производительности, нормативных нагрузок и специфики технологической схемы. Цель — обеспечить оптимальную работу предприятия с заданной мощностью 90 тонн/сутки при соблюдении всех требований к качеству продукции.

Расчет производительности и подбор оборудования зерноочистительного отделения

Зерноочистительное отделение является первым и одним из важнейших этапов переработки зерна. От его эффективности зависит чистота сырья, поступающего на размол, а значит, и качество конечной муки. Важно, чтобы производительность очистки опережала производительность размола, обеспечивая непрерывность технологического процесса.

Обоснование производительности зерноочистительного отделения:

Производительность технологических линий зерноочистительного отделения должна быть выше заданной производительности мельницы, чтобы обеспечить резерв и компенсировать возможные колебания в подаче зерна, а также технологические потери на очистке. Согласно принятым нормам, увеличение составляет 10-20% от производительности размольного отделения.

При заданной производительности мельницы Q_м = 90 т/сут:

• Минимальная производительность зерноочистки: 90 т/сут × 1,10 = 99 т/сут
• Максимальная производительность зерноочистки: 90 т/сут × 1,20 = 108 т/сут

Таким образом, производительность зерноочистительного отделения должна находиться в диапазоне 99-108 т/сут.

Перевод в почасовую производительность:

Учитывая круглосуточный режим работы (24 часа), почасовая производительность зерноочистительного отделения (Q_р) составит:

• Минимальная: 99 т/сут ÷ 24 ч/сут = 4,125 т/ч
• Максимальная: 108 т/сут ÷ 24 ч/сут = 4,5 т/ч

Формула расчета необходимого количества оборудования:

Количество единиц оборудования (n) для каждой технологической операции в зерноочистительном отделении определяется исходя из требуемой почасовой производительности и паспортной производительности одной машины:

n = Qp / q

Где:

• n — количество единиц оборудования (шт.);
• Q_p — требуемая почасовая производительность зерноочистительного отделения (т/ч);
• q — паспортная (номинальная) производительность единицы оборудования (т/ч), согласно техническим характеристикам производителя.

Пример: Если для сепарации требуется производительность 4,5 т/ч, а выбранный воздушно-ситовой сепаратор имеет паспортную производительность 2,5 т/ч, то потребуется: n = 4,5 т/ч ÷ 2,5 т/ч = 1,8 шт. В таких случаях всегда округляют в большую сторону, то есть потребуется 2 сепаратора.

Такой подход позволяет точно определить требуемое количество машин, избегая как дефицита мощности, так и избыточных затрат на ненужное оборудование.

Расчет вместимости бункеров для отволаживания и хранения зерна

Бункеры для отволаживания и хранения зерна являются ключевыми элементами подготовительного отделения. Они обеспечивают необходимое время для гидротермической обработки и создают буферные запасы, стабилизирующие работу всего предприятия. Правильный расчет вместимости бункеров критически важен для непрерывности и эффективности технологического процесса.

Формула расчета вместимости бункеров (V в м³):

V = (Q × τ) / (γ × k)

Где:

• V — необходимая вместимость бункера (м³);
• Q — заданная суточная производительность мельницы (т/сут). Для данного проекта Q = 90 т/сут;
• τ — продолжительность отволаживания или хранения (ч). Для отволаживания мягкой пшеницы τ = 12-24 часа; для хранения время может варьироваться в зависимости от конкретной задачи;
• γ — объемная масса зерна (т/м³). Для пшеницы принимается γ ≈ 0,75 т/м³ (или 750 кг/м³). Это значение может незначительно меняться в зависимости от натуры зерна, но 0,75 т/м³ является общепринятым для расчетов;
• k — коэффициент использования бункера. Этот коэффициент учитывает неравномерность заполнения и опустошения, наличие мертвого объема и другие эксплуатационные факторы. Обычно принимается в диапазоне 0,75–0,85. Чем выше коэффициент, тем эффективнее используется объем бункера.

Пример расчета вместимости бункера для отволаживания:

Допустим, необходимо рассчитать вместимость бункеров для отволаживания при средней продолжительности τ = 18 часов и коэффициенте использования k = 0,8.

Q = 90 т/сут
τ = 18 ч
γ = 0,75 т/м³
k = 0,8

V = (90 т/сут × 18 ч) ÷ (0,75 т/м³ × 0,8) = 1620 ÷ 0,6 = 2700 м³

Если планируется несколько бункеров, то общая вместимость делится на их количество. Например, для двух бункеров потребуется по 1350 м³ каждый.

Этот расчет позволяет не только определить необходимый объем, но и правильно спланировать количество и размеры бункеров, обеспечивая оптимальное прохождение гидротермической обработки и бесперебойную работу мельницы.

Подбор вальцовых станков и рассевов размольного отделения

Размольное отделение является наиболее сложным и ответственным участком мукомольного завода, где происходит основное преобразование зерна в муку. Подбор вальцовых станков и рассевов требует точных расчетов и учета специфических норм, чтобы обеспечить требуемую производительность, сортность и качество муки.

Подбор вальцовых станков:

Вальцовые станки являются основным оборудованием размольного отделения. Их подбор осуществляется на основе удельной нагрузки на 1 см длины вальцовой линии.

• Удельная нагрузка на 1 см длины вальцовой линии (g_В):
  Для сортового помола пшеницы этот показатель, как правило, находится в пределах 65-85 кг/(см × сут). Выбор конкретного значения зависит от требуемого сорта помола, качества зерна и технологической схемы. Меньшие значения соответствуют более тонкому и качественному помолу, но требуют большего количества вальцовых станков.
• Расчет необходимой длины вальцовой линии:
  Общая требуемая длина вальцовой линии (L_общ, см) для предприятия рассчитывается по формуле:
  Lобщ = Qсут / gВ
  Где:
  Q_сут — суточная производительность мельницы по зерну (90 т/сут);
  g_В — удельная нагрузка на 1 см длины вальцовой линии (кг/(см × сут)), которую нужно перевести в т/(см × сут).
  Пример: Если Q_сут = 90 т/сут, а g_В = 75 кг/(см × сут) = 0,075 т/(см × сут), то
  L_общ = 90 т/сут ÷ 0,075 т/(см × сут) = 1200 см.
• Определение количества вальцовых станков:
  Зная общую требуемую длину и длину вальцов в одном вальцовом станке (например, 100 см для стандартного станка), можно определить необходимое количество станков. Однако на практике расчет ведется по системам (драные, шлифовочные), и для каждой системы выбираются станки определенного типа и размера.

Зазоры между вальцами:

Точная регулировка зазоров между вальцами критически важна для эффективности помола:

• Драные системы: Используются рифленые вальцы. Зазоры постепенно уменьшаются:
  • I др.с. – 0,8–1,0 мм (первичное раскрытие зерна);
  • III др.с. – 0,4–0,6 мм (дальнейшее измельчение и отделение оболочек);
  • На последних драных системах зазор может быть еще меньше, вплоть до 0,2-0,3 мм.
• Шлифовочные и размольные вальцы: Используются гладкие вальцы для тонкого измельчения крупок и дунстов в муку. Зазор минимален:
  • Гладкие размольные вальцы – 0,05 мм. Точность этого зазора обеспечивает тонкость помола и белизну муки.

Подбор рассевов:

Рассевы предназначены для сортировки продуктов размола по крупности. Их подбор осуществляется по норме нагрузки на просеивающую поверхность.

• Норма нагрузки на просеивающую поверхность (Н_пр):
  Этот показатель измеряется в кг/(м² × сут) и зависит от типа рассеиваемого продукта (мука, крупка, отруби), крупности ячеек сит и требуемой эффективности разделения. Для мучных рассевов нормы могут быть в пределах 1500-2500 кг/(м² × сут), для крупочных — выше.
• Расчет необходимой площади ситовой поверхности:
  Общая площадь ситовой поверхности (S_общ, м²) для рассевов в определенной системе рассчитывается:
  Sобщ = Qсут / Нпр
  Где:
  Q_сут — суточная производительность потока продукта, проходящего через рассев (т/сут);
  Н_пр — норма нагрузки на просеивающую поверхность (кг/(м² × сут)).

Правильный подбор вальцовых станков и рассевов, основанный на этих принципах и нормативных данных, позволяет создать эффективное размольное отделение, способное производить муку высокого качества в заданных объемах.

Количественный баланс помола и расчетный выход продукции

Количественный баланс помола — это фундаментальный расчет, который позволяет оценить эффективность работы мукомольного завода, проконтролировать потери и спланировать выход готовой продукции. Он отражает распределение массы исходного сырья (зерна) по всем продуктам переработки: муке различных сортов, отрубям, а также непроизводственным потерям (усушка, механические потери).

Важность составления количественного баланса помола:

Позволяет определить, насколько полно извлекается мука из зерна и эффективно ли происходит отделение отрубей. Анализ баланса выявляет "узкие места" и потенциальные источники потерь, что позволяет корректировать технологические режимы и улучшать работу оборудования, а также является основой для расчета себестоимости продукции и оценки рентабельности производства.

Расчетный выход продукции:

Целью сортового хлебопекарного помола мягкой пшеницы является получение максимально возможного количества муки высокого качества.

• Стандартный (целевой) общий выход муки:
  В России для сортового хлебопекарного помола мягкой пшеницы стандартный (целевой) общий выход муки составляет 75-77% от массы переработанного зерна. Это означает, что из 100 тонн переработанного зерна должно быть получено 75-77 тонн муки различных сортов (высшего, первого, второго).

Структура выхода муки по сортам:

Как правило, общий выход муки распределяется между сортами. Например, для трехсортного помола это может быть:

• Мука высшего сорта: ~55-60%
• Мука первого сорта: ~15-20%
• Мука второго сорта: ~3-5%
• Отруби: ~22-24%
• Потери: ~0,5-1,0%

Пример расчета для завода производительностью 90 т/сут:
Если целевой выход муки составляет 76%, то суточное производство муки будет:
90 т/сут × 0,76 = 68,4 т/сут

Составление детального количественного баланса требует учета многих факторов: исходное качество зерна, эффективность очистки, точность настройки размольного оборудования, потери на каждом этапе. Этот расчет — неотъемлемая часть проектирования, позволяющая подтвердить достижимость заявленных показателей и экономическую целесообразность проекта.

Проектирование вспомогательных систем: аспирация и транспорт мукомольного производства

Эффективность и безопасность мукомольного производства в значительной степени зависят от качественно спроектированных вспомогательных систем — аспирации и транспорта. Эти системы не только обеспечивают технологическую непрерывность, но и играют ключевую роль в создании безопасных и гигиеничных условий труда, а также в минимизации потерь продукта.

Аспирационная система: расчет, обеспечение безопасности и санитарных норм

Мукомольные производства характеризуются высоким уровнем пылеобразования. Мучная пыль представляет собой не только санитарно-гигиеническую проблему, но и серьезную взрыво- и пожароопасность. Именно поэтому аспирационная система является одной из важнейших инженерных составляющих мельничного комплекса.

Назначение аспирации:

1. Соблюдение санитарно-гигиенических норм: Удаление пыли из воздуха рабочей зоны обеспечивает комфортные и безопасные условия труда для персонала, предотвращая развитие профессиональных заболеваний дыхательных путей.
2. Предотвращение взрыво- и пожароопасных ситуаций: Мукомольные производства относятся к категории "Б" по взрывопожарной опасности. Мучная пыль в определенных концентрациях образует взрывоопасные смеси с воздухом. Аспирация критически важна для снижения концентрации пыли до безопасных значений.
3. Минимизация потерь продукта: Пыль — это не просто отход, это мелкие частицы продукта. Эффективная аспирация с последующей очисткой воздуха позволяет улавливать эти частицы, возвращая их в технологический процесс или используя как побочный продукт, тем самым сокращая потери.
4. Защита оборудования: Пыль негативно влияет на работу машин, ускоряя износ движущихся частей и повышая риск поломок.

Нормативные значения и их обеспечение:

• Предельно Допустимая Концентрация (ПДК) мучной пыли:
  Мучная пыль отнесена к IV классу опасности. Для нее установлена ПДК в воздухе рабочей зоны на уровне 6 мг/м³ (максимальная разовая). Аспирационная система должна быть спроектирована таким образом, чтобы концентрация пыли на рабочих местах не превышала этого значения.
• Нижний Концентрационный Предел Распространения Пламени (НКПР):
  Для обеспечения взрывобезопасности необходимо, чтобы концентрация пыли в воздухе была значительно ниже НКПР. Для мучной пыли (пшеницы, ржи) этот предел составляет 20-63 г/м³. Аспирационная система, в сочетании с другими мерами взрывозащиты, должна поддерживать концентрацию пыли существенно ниже этих значений, чтобы исключить возможность образования взрывоопасной среды.

Основные принципы расчета аспирационной системы:

Расчет аспирационной системы — это комплексная задача, требующая учета множества факторов:

1. Требования технологического процесса: Каждая машина (сепаратор, вальцовый станок, рассев) имеет свои точки пылевыделения, для которых необходимо обеспечить определенную скорость всасывания воздуха.
2. ВНТП: Нормы технологического проектирования содержат рекомендации по удельному расходу воздуха для различных типов оборудования и объемов производственных помещений.
3. Санитарные и строительные нормы: Регулируют качество воздуха в рабочей зоне, допустимые уровни шума, размещение оборудования и трассировку воздуховодов.
4. Обеспечение стабильного давления и постоянного расхода воздуха: Система должна быть сбалансирована, чтобы обеспечивать равномерное всасывание воздуха из всех точек подключения, предотвращая перегрузки или недостаточную эффективность.
5. Выбор пылеулавливающего оборудования: Включает циклоны, фильтры (рукавные, картриджные) и вентиляторы. Выбор зависит от дисперсности пыли, требуемой степени очистки и объема воздуха.

Расчет аспирации включает определение объемов отсасываемого воздуха, скоростей в воздуховодах, потерь давления в системе, подбор вентиляторов и пылеуловителей. Это сложный процесс, требующий специализированных знаний и программного обеспечения.

Пневматический и гравитационный транспорт: виды, расчет и целесообразность применения

Эффективное перемещение сырья, полуфабрикатов и готовой продукции внутри мукомольного завода является залогом бесперебойной работы и экономической целесообразности. Для этих целей используются два основных типа транспорта: пневматический и гравитационный.

Пневматический транспорт (ПТ):

Пневматический транспорт — это система перемещения сыпучих материалов (зерна, муки, отрубей) с помощью потока воздуха по трубопроводам.

Преимущества ПТ:

• Герметичность процесса: Исключает пылевыделение и потери продукта в окружающую среду, что особенно важно для мучной пыли.
• Сложные трассы: Позволяет прокладывать трубопроводы по сложным траекториям, обходя препятствия и обеспечивая гибкость в компоновке оборудования.
• Исключение потерь: Материал перемещается в закрытой системе, что минимизирует потери и загрязнение продукта.
• Охлаждение промежуточных продуктов: Поток воздуха может способствовать охлаждению продуктов размола, что важно для сохранения качества муки (предотвращение самосогревания).
• Санитария: Легко чистится, соответствует высоким санитарным требованиям.

Типы ПТ:

1. Нагнетательные системы: Перемещают материал под избыточным давлением. Обычно используются для транспортировки на значительные расстояния с высокой концентрацией продукта.
2. Вакуумные (всасывающие) системы: Перемещают материал под разрежением. Идеально подходят для забора продукта из нескольких точек и характеризуются отсутствием пылевыделения в местах загрузки. Часто используются для подачи зерна из приемных бункеров в очистительное отделение.
3. Комбинированные (всасывающе-нагнетательные) системы: Сочетают преимущества обоих типов, обеспечивая гибкость в работе и возможность перемещения на большие расстояния с промежуточным улавливанием продукта.

Расчет производительности ПТ установки (G_Т, кг/с):

GТ = (Gс × kн) / tМ

Где:

• G_Т — расчетная производительность ПТ установки (кг/с);
• G_с — суточная производительность линии, которую необходимо транспортировать (т/сут);
• k_н — коэффициент неравномерности работы линии. Учитывает пиковые нагрузки. Обычно k_н > 1.
• t_М — чистое время работы линии в течение суток (ч), переведенное в секунды.

Коэффициент запаса (k) для нагрузки на пневмотранспортный продуктопровод:

При расчете нагрузки (G) на пневмотранспортный продуктопровод в различных отделениях принимаются следующие коэффициенты запаса:

• Для зерноочистительного отделения: k = 1,2. Это учитывает возможные пиковые поступления зерна и необходимость его быстрой обработки.
• Для размольного отделения: k = 1,15. Здесь потоки более стабильны, но запас все равно необходим.

При этом фактическая нагрузка G = k × Gтр, где G_тр — заданная производительность транспортирования продукта.

Коэффициент концентрации (μ):

Коэффициент концентрации (μ) — это отношение массового расхода твердого материала к массовому расходу воздуха. Для проектирования пневмотранспорта продуктов мукомольно-крупяного производства в низкоконцентрированном режиме (наиболее распространенном) обычно принимают μ = 4…6. Большие значения μ (то есть более высокая концентрация продукта в воздушном потоке) берутся для грузов с большей насыпной плотностью. Влияет ли выбор этого коэффициента на общую эффективность системы?

Гравитационный транспорт (самотеки):

Гравитационный транспорт, или самотеки, используется там, где позволяет перепад высот. Это наиболее простой и экономичный вид транспорта, перемещающий продукт под действием силы тяжести.

• Применение: Широко используются для перемещения зерна, крупок, муки и отрубей между этажами в размольном отделении (например, от рассевов к вальцовым станкам), а также для загрузки бункеров.
• Преимущества: Простота конструкции, низкие эксплуатационные затраты, отсутствие энергопотребления.
• Недостатки: Ограниченность применения только для вертикального или наклонного перемещения, риск пылевыделения на стыках при негерметичном монтаже.

Оптимальное сочетание пневматического и гравитационного транспорта позволяет создать гибкую, эффективную и безопасную систему внутренней логистики мукомольного завода.

Заключение

Разработанное технико-технологическое обоснование проекта мукомольного завода хлебопекарного сортового помола пшеницы производительностью 90 тонн в сутки представляет собой комплексный инженерный документ, охватывающий все ключевые аспекты современного мельничного производства. Отправной точкой для всех расчетов и проектных решений послужили актуальные нормативные требования, включая ВНТП 03-89, а также межгосударственные стандарты на пшеницу (ГОСТ 34702-2020) и муку (ГОСТ 26574-2017).

В ходе работы были детально рассмотрены и обоснованы:

• Нормативная база и исходные данные: Установлены требования к качеству исходного сырья и готовой продукции, определены базисные показатели и рассчитан годовой фонд чистого времени работы мельницы (6624 часа), что является основой для дальнейшего планирования.
• Технологическая схема сортового помола: Поэтапно описаны процессы подготовки зерна (трехкратная очистка, гидротермическая обработка с отволаживанием до 12-24 часов) и многоступенчатый размол (5-6 драных и 10-11 шлифовочных/размольных систем), направленные на достижение целевого выхода муки 75-77%.
• Расчет и подбор основного оборудования: Приведены методики расчета производительности зерноочистительного отделения (99-108 т/сут), вместимости бункеров отволаживания, подбора вальцовых станков по удельной нагрузке (65-85 кг/(см × сут)) и рассевов по площади ситовой поверхности, с указанием критически важных зазоров между вальцами.
• Проектирование вспомогательных систем: Подробно обосновано значение аспирационной системы для обеспечения безопасности (ПДК мучной пыли 6 мг/м³, НКПР 20-63 г/м³) и санитарных норм. Рассмотрены принципы и расчет пневматического транспорта, включая формулы производительности (G_Т = G_с × k_н ÷ t_М), коэффициенты запаса (1,2 для зерноочистки, 1,15 для размольного отделения) и концентрации (μ = 4-6).

Таким образом, разработанный проект полностью соответствует всем нормативным требованиям, демонстрирует инженерную обоснованность и практическую значимость. Он обеспечивает основу для создания эффективного, безопасного и современного мукомольного предприятия, способного производить высококачественную хлебопекарную сортовую муку, удовлетворяя потребности рынка и способствуя укреплению продовольственной безопасности.

В перспективе, проект может быть дополнен экономическим обоснованием, детализацией компоновочных решений, расчетами энергопотребления и экологической оценки, что позволит перейти от курсового проекта к полноценному бизнес-плану или техническому проекту промышленного масштаба.

Список использованной литературы

1. Бутковский В.А. Технология мукомольного, крупяного и комбикормового производства. – М.: Агропромиздат, 1989. – 464 с.
2. Гончарова З.Д. Исследование влияния гидротермической обработки зерна на изменение его структурно-механических свойств // Мукомольно-элеваторная промышленность. 1964. №5.
3. Демский А.Б. и др. Оборудование для производства муки и крупы. М.: Агропромиздат, 1990.
4. Егоров Г.А. Технология муки, крупы и комбикормов. М.: Колос, 1984. – 376 с.
5. Егоров Г.А. Технология и оборудование мукомольно-крупяного и комбикормового производства. М.: Колос, 1979. – 368 с.
6. ВНТП 03-89. Нормы технологического проектирования мельничных предприятий. Москва, 1991.
7. ГОСТ 34702-2020. Пшеница хлебопекарная. Технические условия (с Поправкой) [Электронный ресурс] // Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200176882 (дата обращения: 22.10.2025).
8. Расчет аспирационной установки [Электронный ресурс]. URL: https://narod.ru/ (дата обращения: 22.10.2025).
9. Обзор нового межгосударственного стандарта на пшеницу хлебопекарную [Электронный ресурс] // Всероссийский научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки. URL: https://vniiz.org/ (дата обращения: 22.10.2025).
10. Рекомендации по компоновке и расчетам аспирационных установок [Электронный ресурс]. URL: https://metallum.com.ua/ (дата обращения: 22.10.2025).
11. Системы аспирации воздуха. Расчет и монтаж аспирационных систем [Электронный ресурс]. URL: https://aml-rus.ru/ (дата обращения: 22.10.2025).
12. Пневмотранспорт и транспортировка сыпучих материалов, системы пневмотранспорта зерна и опилок [Электронный ресурс]. URL: https://dtzar.ru/ (дата обращения: 22.10.2025).
13. Расчёт всасывающей пневмотранспортной установки [Электронный ресурс]. URL: https://narod.ru/ (дата обращения: 22.10.2025).
14. Расчет оборудования размольного отделения — Технологические процессы переработки зерна [Электронный ресурс] // Vuzlit. URL: https://vuzlit.com/ (дата обращения: 22.10.2025).
15. Технологическая схема сортового помола пшеницы [Электронный ресурс] // StudFiles. URL: https://studfile.net/ (дата обращения: 22.10.2025).
16. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА В МУКУ [Электронный ресурс] // StudBooks.net. URL: https://studbooks.net/ (дата обращения: 22.10.2025).
17. РАСЧЕТ И КОМПОНОВКА ПНЕВМОТРАНСПОРТНЫХ УСТАНОВОК [Электронный ресурс] // Оренбургский государственный университет. URL: https://osu.ru/ (дата обращения: 22.10.2025).
18. Система аспирации воздуха на производстве, расчет, оборудование [Электронный ресурс] // Завод «Факел». URL: https://fakel-f.ru/ (дата обращения: 22.10.2025).
19. Технологические схемы размола зерна [Электронный ресурс] // ЗерноОнлайн. URL: https://grain.su/ (дата обращения: 22.10.2025).
20. Расчет пневмотранспортных установок [Текст научной статьи] [Электронный ресурс] // CyberLeninka. URL: https://cyberleninka.ru/ (дата обращения: 22.10.2025).
21. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ по дисциплине Оборудование для переработки продукции растениеводства [Электронный ресурс] // Вавиловский университет. URL: https://vavilovsar.ru/ (дата обращения: 22.10.2025).
22. Современная технология мукомольного производства [Электронный ресурс] // Оренбургский государственный университет. URL: https://osu.ru/ (дата обращения: 22.10.2025).
23. Пневматический перегружатель — Промышленный вакуум и вакуумное оборудование [Электронный ресурс]. URL: https://generic-lasix.ru/ (дата обращения: 22.10.2025).
24. РАЗМОЛ ЗЕРНА В МУКУ: Сортовые хлебопекарные помолы пшеницы [Электронный ресурс] // ЗерноОнлайн. URL: https://grain.su/ (дата обращения: 22.10.2025).
25. Научные основы совершенствования технологий мукомольного производства [тема диссертации и автореферата] [Электронный ресурс] // Dissercat. URL: https://www.dissercat.com/ (дата обращения: 22.10.2025).
26. Правила безопасности ПБ 14-159-97. Правила взрывобезопасности для опасных производственных объектов по хранению и переработке зерна [Электронный ресурс] // ГОСТ Ассистент. URL: https://gostassistent.ru/ (дата обращения: 22.10.2025).
27. Расчет и контроль выхода продукции на мукомольном заводе [Электронный ресурс] // StudFiles. URL: https://studfile.net/ (дата обращения: 22.10.2025).
28. Классификация помолов [Электронный ресурс] // НПП «НИК». URL: https://mppnik.ru/ (дата обращения: 22.10.2025).