棉籽仁殼分離系統(tǒng)改造實踐

杜延濱，周冬麗，岳 川，張 軍，安文濤

(1.晨光生物科技集團股份有限公司，河北 邯鄲 057250； 2.河北省棉籽綜合開發(fā)工程技術(shù)研究中心，河北 邯鄲057250)

我國是棉花種植、加工大國，棉籽作為棉花加工副產(chǎn)品，蛋白質(zhì)含量豐富。棉籽加工傳統(tǒng)的做法是將棉籽提油，提油后的棉籽餅粕作為肥料還田使用，這造成了蛋白質(zhì)資源的浪費。近些年蛋白質(zhì)資源的需求增加，尤其是高蛋白質(zhì)含量的原料做魚飼料需求旺盛，各棉籽加工企業(yè)開始開發(fā)高蛋白質(zhì)含量的棉籽蛋白產(chǎn)品[1]，而傳統(tǒng)的棉籽仁殼分離系統(tǒng)產(chǎn)出的棉仁中含殼普遍在10%以上，這種棉仁浸出(脫脂脫酚)只能得到蛋白質(zhì)含量為50%～55%的棉籽蛋白產(chǎn)品，不能達到魚飼料蛋白質(zhì)含量60%的要求。針對此情況，我們對棉籽仁殼分離系統(tǒng)進行改造，產(chǎn)出了含殼3%～5%的棉仁過程產(chǎn)品，經(jīng)過浸出(脫脂脫酚)得到蛋白質(zhì)含量為60%～62%的棉籽蛋白產(chǎn)品。

1 傳統(tǒng)棉籽仁殼分離系統(tǒng)

1.1 傳統(tǒng)棉籽仁殼分離工藝

傳統(tǒng)棉籽仁殼分離工藝流程見圖1。如圖1所示，光棉籽經(jīng)對輥剝殼機或圓盤剝殼機破碎、剝殼，一般破碎程度為棉仁4～6瓣[2]，破碎的仁殼混合物經(jīng)輸送設備進入階梯篩進行粗分離，階梯篩分離出的篩上物棉殼經(jīng)輸送設備進入棒條篩，棒條篩篩上物棉殼輸送到出料絞龍，送到倉庫，篩下物棉仁輸送到一道平面回轉(zhuǎn)篩進行篩分。階梯篩篩下物仁殼混合物進入一道平面回轉(zhuǎn)篩進行篩分。一道平面回轉(zhuǎn)篩選擇兩層篩網(wǎng)形式，一層側(cè)面篩出篩上物棉殼經(jīng)輸送設備進入棒條篩，二層篩下物棉仁粉進入棉仁絞龍，送入下道工序。二層篩上物仁殼混合物進入風選器風選[3]，大部分容重輕的棉殼吸入風管道，輸送到二道棉殼平面回轉(zhuǎn)篩。經(jīng)風選器風選除殼后的棉仁進入棉仁絞龍，與一道平面回轉(zhuǎn)篩二層篩下物棉仁粉共同去下道工序。二道棉殼平面回轉(zhuǎn)篩選擇單層篩網(wǎng)形式，篩上物棉殼輸送至棒條篩，篩下物棉仁進入棉仁絞龍，送入下道工序。

圖1 傳統(tǒng)棉籽仁殼分離工藝流程

1.2 傳統(tǒng)棉籽仁殼分離設備參數(shù)

階梯篩內(nèi)配置數(shù)條殼體沖孔絞龍，篩板孔徑φ4～6 mm。一道平面回轉(zhuǎn)篩一層篩網(wǎng)采用沖孔板，孔徑φ4～6 mm；二層篩網(wǎng)采用不銹鋼編織網(wǎng)，孔徑1.18 mm(16目)。二道棉殼平面回轉(zhuǎn)篩篩網(wǎng)選用沖孔板，孔徑φ3 mm。棒條篩孔徑φ4～6 mm。

2 新棉籽仁殼分離系統(tǒng)

2.1 棉籽仁殼分離工藝優(yōu)化

新棉籽仁殼分離工藝流程見圖2。如圖2所示，經(jīng)對輥剝殼機破碎的仁殼混合物先經(jīng)階梯篩粗篩分，階梯篩篩上物棉殼輸送到兩臺串聯(lián)棒條篩回收棉仁，階梯篩篩下物仁殼混合物進入一道平面回轉(zhuǎn)篩。一道平面回轉(zhuǎn)篩采用兩層篩網(wǎng)形式，一層側(cè)面篩出篩上物棉殼經(jīng)輸送設備回到階梯篩循環(huán)篩分，二層篩下物棉仁粉進入棉仁絞龍，送入下道工序，二層篩上物進入風選器風選，大部分容重輕的棉殼吸入風管道，輸送到階梯篩循環(huán)篩分，經(jīng)風選器風選除殼后的棉仁輸送進入新增的二道棉仁平面回轉(zhuǎn)篩。一道平面回轉(zhuǎn)篩篩選和風選出的棉殼回到階梯篩循環(huán)篩分，原工藝配置的二道棉殼平面回轉(zhuǎn)篩不再使用。物料回到處理能力大的階梯篩循環(huán)篩分，可以應對物料變化造成平面回轉(zhuǎn)篩篩上物大量帶棉仁的情況，有利于后續(xù)工藝指標，穩(wěn)定生產(chǎn)。

圖2 新棉籽仁殼分離工藝流程圖

新增二道棉仁平面回轉(zhuǎn)篩篩分階段，篩出30%的小粒徑棉仁，剩余70%的大粒徑棉仁和殼，再去風選。二道棉仁平面回轉(zhuǎn)篩篩下物進入棉仁絞龍，篩上物經(jīng)風選器風選，容重輕的棉殼吸入風管道，輸送到棒條篩回收棉仁，風選棉仁進入棉仁絞龍至下道工序。二道棉仁風選器由于要風選出大部分棉殼，風速由傳統(tǒng)的5～8 m/s提高到8～10 m/s，風速提高不會吸走大粒徑棉仁，可以風選去除棉仁中大部分棉殼，得到含殼1%～2%的棉仁。再與一道平面回轉(zhuǎn)篩和二道棉仁平面回轉(zhuǎn)篩下層篩下物混合，得到含殼3%～5%的棉仁過程產(chǎn)品，輸送到下道工序。

2.2 棉籽仁殼分離設備優(yōu)化

(1)傳統(tǒng)工藝棉殼破碎不充分，棉仁包裹在棉殼中，造成棉殼含仁高。通過對剝殼機破碎輥優(yōu)化，棉殼和棉仁可以全部分離。調(diào)整對輥剝殼機對輥拉絲參數(shù)，上輥每25.4 mm(1英寸)4.5齒不變，下輥由傳統(tǒng)的每25.4 mm(1英寸)6齒調(diào)整為每25.4 mm(1英寸)8齒，在不更換設備的情況下，棉籽破碎后達到棉仁6～8瓣，棉殼可以破碎到3瓣以上，不再有棉殼包裹棉仁不能分離的情況。

(2)階梯篩絞龍葉片改為窄槳葉形式，增加槳葉末端可調(diào)板，槳葉與篩底間距可調(diào)整，通過調(diào)整槳葉末端可調(diào)板，可以更好地完成篩孔自清理。窄槳葉形式絞龍可以增加物料在階梯篩內(nèi)翻動：一是槳葉轉(zhuǎn)動篩帶動物料翻動，容重大的棉仁落到絞龍下部，直接篩出；二是更有效利用階梯篩兩側(cè)篩孔篩分，提高篩分篩網(wǎng)利用效率，可以有效提高仁殼分離效果，增加篩分產(chǎn)能。

(3)平面回轉(zhuǎn)篩去掉原機配置的兩個進料導料管和分料板，增加均勻布料機構(gòu)，配置調(diào)速電機，根據(jù)平面回轉(zhuǎn)篩篩分效果，調(diào)整進料量。并且配置的布料機構(gòu)與平面回轉(zhuǎn)篩進料寬度相同，物料直接滿篩面布置篩分，提高篩面利用率，提高篩分效果，增加篩分產(chǎn)能。

(4)平面回轉(zhuǎn)篩邊出料口寬度由100 mm加寬至150 mm，棉殼出料更順暢。原平面回轉(zhuǎn)篩邊出料單側(cè)出料改為雙側(cè)出料，增加出料口物料滑動傾斜角度，有利于棉殼出料。通過對平面回轉(zhuǎn)篩邊出料口的改造，解決了堵料問題，設備可以連續(xù)、穩(wěn)定運行。

(5)由于棉仁破碎粒度減小，階梯篩篩網(wǎng)孔徑選擇φ4～5 mm，可以減少篩下物棉殼進入下道工序。一道平面回轉(zhuǎn)篩一層篩網(wǎng)孔徑調(diào)整為φ4～5 mm，二層篩網(wǎng)仍采用不銹鋼編織網(wǎng)，孔徑1.18 mm(16目)。增加的二道棉仁平面回轉(zhuǎn)篩篩網(wǎng)選擇沖孔板，孔徑φ2.5～3 mm。棒條篩孔徑φ4～5 mm。

傳統(tǒng)棉籽仁殼分離系統(tǒng)和新棉籽仁殼分離系統(tǒng)設備主要參數(shù)對比見表1。

表1 傳統(tǒng)棉籽仁殼分離系統(tǒng)和新棉籽仁殼分離系統(tǒng)設備主要參數(shù)對比

3 傳統(tǒng)棉籽仁殼分離系統(tǒng)和新棉籽仁殼分離系統(tǒng)指標對比(見表2)

表2 傳統(tǒng)棉籽仁殼分離系統(tǒng)和新棉籽仁殼分離系統(tǒng)指標對比 %

由表2可知，通過對棉籽仁殼分離系統(tǒng)工藝和設備進行優(yōu)化，最終仁中含殼由大于10%降低至3%～5%，殼中含仁由0.5%～0.8%降低至0.3%～0.5%，棉仁再經(jīng)過浸出(脫脂脫酚)可生產(chǎn)出蛋白質(zhì)含量為60%～62%的棉籽蛋白產(chǎn)品。

4 結(jié)束語

通過設計，調(diào)整剝殼、篩分、風選系統(tǒng)，對棉籽仁殼分離系統(tǒng)工藝及設備進行優(yōu)化，可以得到含殼3%～5%的棉仁，再經(jīng)過浸出(脫脂脫酚)生產(chǎn)出蛋白質(zhì)含量60%～62%的棉籽蛋白產(chǎn)品。對棉籽仁殼分離系統(tǒng)進行改造，生產(chǎn)高蛋白質(zhì)含量棉籽蛋白，可提高棉籽附加值，增加企業(yè)效益，促進棉籽加工行業(yè)發(fā)展。