Определение и классификация
Гребнеотделителями называют винодельческие машины, предназначенные для отделения здоровых ягод от гребней и подачи гребней и обломков растительных тканей, с одной стороны, сока и ягод — с другой.
В прошлом эту операцию проводили вручную на специальных столах в виде деревянной решетки, по которой грозди протягивали с помощью небольших граблей, и при таком движении гроздей попеременно в одну и другую сторону ягоды и сок проходили через решетку в лоток под столом, в то время как гребни оставались наверху. Механизация этой операции состояла в том, что грабли двигались циркулярно и ось их движения совпадала с осью стола (экземпляр находится в Пойак). Но главное заключалось в том, что решетку сворачивали в горизонтальный или вертикальный цилиндр, по внутренней поверхности которого скользил бичевой барабан типа спиральной проволочной щетки, играющий роль прежних граблей. Ось вращения бичевого ротора совпадает с осью цилиндра. Решетка и бичевой ротор у первых машин были деревянными. Сейчас эти материалы заменены железом, нержавеющей сталью, пластмассами.
В настоящее время имеются две основные конструкции гребнеотделителей: гребнеотделители с горизонтальным положением оси; гребнеотделители, где ось расположена вертикально, это так называемые вертикальные или центробежные гребнеотделители.
Однако все эти машины целесообразно разделить на категории с учетом других винодельческих машин, оборудуемых на одинаковых шасси, но имеющих различные функции: а) просто гребнеотделитель; б) блок дробилка — гребнеотделитель — насос (машины относительно старые, действующие так же, как эгра-помпа; в) блок гребнеотделитель — дробилка (машины последнего времени); г) блок гребнеотделитель — дробилка — насос (машины, также появившиеся недавно).
У четырех категорий машины имеют горизонтальную ось, и только категория «а» имеет гребнеотделители вертикального типа.
Описание и принцип действия гребнеотделителей горизонтального типа
Блок подачи сырья.
В этот блок входит приемный бункер небольшой вместимости стандартного типа, выпускаемый промышленностью. Он распределяет подачу гроздей на гребнеотделитель (рис. 13.8). Этот орган, который определяет производительность машины, выполняется в различных вариантах в зависимости от завода-изготовителя.
Дробилка с рифлеными вальцами или с сопряженным профилем.
Рис. 13.8. Схема гребнеотделителя горизонтального типа:
1 — бункер; 2 — решетка; 3 — бичевой барабан.
Это устройство обеспечивает раздавливание ягод еще до отделения их от гребней. Сейчас это считают недостатком, поскольку дробление производится в начале Технологической линии. Помимо того, что этот принцип противоречит брожению по-красному без дробления ягод, их нежелательно раздавливать до отделения от гребня. Установка рифленых вальцов после блока гребнеотделителя рекомендуется современной энологией. Такие дробилки в настоящее время выполняют из альпакса (сплав алюминия с кремнием) или с вальцами, покрытыми резиной. Расстояния между вальцами должны быть регулируемыми, а конструкция должна обеспечить надежность работы механизмов на случай попадания посторонних предметов. Частоту вращения вальцов регулируют на 120— 135 об/мин.
Шнек.
На винзаводах можно встретить два типа шнеков: с очень коротким винтом, являющимся продолжением бичевого барабана под приемным бункером. Таким приспособлением оборудуют небольшие аппараты (производительностью менее 15 т/ч). Конструкторы объединяют его с лопастью, разбивающей свод. Блок хорошо работает и вполне отвечает требованиям энологии; со шнеком более или менее крупных размеров, монтируемым как продолжение приемного бункера, иногда очень большой вместимости. Его устанавливают на машинах с высокой производительностью. Такие шнеки должны соответствовать характеристикам шнека бункера (размеры, частота вращения, антикоррозийное покрытие).
Блок отделителя ягод от гребней.
Этот блок включает решетку, бичевой барабан и вспомогательные механизмы. Решетка служит противоударным устройством, обеспечивающим отделение ягод от их плодоножек (которые должны оставаться на гребнях), и одновременно разделителем, так как ягоды и сок проходят через отверстия решетки. Последняя выполнена в виде цилиндра, закрепленного неподвижно или вращающегося, или в виде неподвижного полуцилиндра, состоящего из перфорированного стального листа с большим количеством отверстий. Размеры цилиндра, частота вращения, а также форма, размеры и размещение отверстий определяют при проектировании конструкции. Однако одно из регулирований таких машин заключается в изменении параметров решетки, т. е. в изменении диаметра и формы перфораций.
Ротационные решетки вращаются в противоположном направлении ударным устройствам с частотой от 12 до 50 об/мин в зависимости от модели и не регулируются. Такая частота вращения обеспечивает лучшее удаление листьев, накопление которых забивает решетку и может понизить режим работы ударного устройства, т. е. фактически ослабить силу ударов, которым подвергаются грозди, захватываемые бичевым барабаном.
Отверстия обычно имеют круглую форму с диаметром от 25 до 40 мм. Выбор зависит от сортов винограда. Некоторые конструкторы предлагают отверстия различного диаметра по длине решетки. Эти круглые отверстия расположены в шахматном порядке на расстояниях 10—12 мм. Борта иногда зачеканены или разогнаны молотком для того, чтобы уменьшить режущее действие (для решетки из нержавеющей стали). Решетки также изготовляют из обычной стали с покрытием из эпоксидных смол после пескоструйной обработки. Последний способ, не столь дорогостоящий, как при использовании нержавеющей стали, дает закругленные и очень обтекаемые борта по сравнению с первым, но покрытие может повреждаться камнями, которые часто попадают в виноград. Некоторые решетки представляют собой совокупность взаимосвязанных кругов из пластмассы. Такие конструкции легкие, хорошо моются, работают бесшумной быстро заменяются в случае поломки.
Неподвижные решетки устанавливают на направляющих брусьях, ротационные же — на катках. К решеткам должен быть обеспечен легкий доступ, чтобы была возможность мойки струей воды всех узлов. Решетки изготовляют, как правило, съемными.
Ударное устройство (бичевой барабан) состоит из горизонтальной оси в металлическом или деревянном кожухе или покрытой слоем пластмассы. К оси приварены или навинчены стержни, называемые бичами или билами, расположенные по одной или двум спиралям. При вращении оси бичи отталкивают грозди и гребни в направлении выпускного отверстия. В зависимости от конструкции число бичей на 1 м оси может быть от 24 до 36. Бичи закрепляются в жестких или эластичных (резиновых) лопастях. Наклон лопастей по отношению к плоскости диаметра способствует продвижению гребней и ягод в аппарате. Желательно, чтобы их можно было регулировать по наклону и по полезной длине (регулировка расстояния между решеткой и бичом в пределах 1—3 см). Шаг и диаметр спиралей определяются конструктором.
При выборе оборудования нужно обращать внимание на надежность конструкции и простоту в обращении и уходе.
Привод.
Механизмы гребнеотделителя приводятся в движение электродвигателем с помощью редукционных шкивов и клиновидных ремней. Мощность мотора при производительности 10—20 т/ч равна 1,5—3 кВт и производительности 50 т/ч — до 9,2 кВт. Для регулирования частоты вращения бичевого барабана желательно иметь вариатор дискового типа. Он должен быть легкодоступным и иметь табличку со шкалой для регулировки. Нормальные частоты бывают от 260 до 400 об/мин, что соответствует окружной скорости бичевого барабана по отношению к решетке (от 240 до 1000 м/мин).
На выходе из бичевого барабана гребни падают или выбрасываются эжектором, закрепленным неподвижно на конце оси барабана.
У простых машин ягоды и сок поступают в бункера, чан, насос, дробилку, на транспортер.
Когда в блоке с машиной смонтирован нагнетающий мезговой насос, он обычно находится в передней части машины, и виноград в этом случае перемещается шнеком.
Безопасность действия обычно обеспечивается срезными штифтами или пружинным буфером на пусковом шкиве.
Управление.
Управление машиной осуществляется посредством включателя-выключателя для запуска и остановки гребнеотделителя и другого оборудования, если оно подключено на параллельную работу (насос, дробилка).
Монтажная рама.
Все узлы, моторы и другие механизмы монтируются на раме из профилированной стали, которая в свою очередь устанавливается на цоколе, или раме, закрепленной болтами на бетонном цоколе, или же раме, установленной на тележке. В этой области пока еще нет никаких стандартов, и каждую машину устанавливают по индивидуальному проекту.
Пропускная способность.
Производительность горизонтальных дробилок- гребнеотделителей обычно составляет от 6 до 20 т/ч. Некоторые крупные машины имеют значительно более высокую пропускную способность, которая часто ограничивается только подачей сырья с помощью разгрузочного шнека- бункера. Частота вращения таких шнеков должна быть малая (10—20 об/мин) и должна обеспечивать несколько меньшую пропускную способность по сравнению с пропускной способностью гребнеотделителя, чтобы избежать перегрузок последнего. Здесь может принести пользу переключатель скоростей при условии, что им удобно пользоваться (легкость манипулирования, наличие таблички со шкалой скоростей). Это особенно важно для агрегатов большой производительности, устанавливаемых в крупных хозяйствах.
Дробилки-гребнеотделители вертикального типа
Это простые машины (похожие на ранее описанные), в которых рабочие органы (цилиндрическая решетка и бичевой барабан) расположены вертикально (рис. 13.9). Виноград подается сверху или снизу в зависимости от модели. Последний вариант упрощает проблему монтажа. Гребни всегда выбрасываются через верхнюю часть. Спирали бичевых барабанов образуют плоские железные стержни прямолинейной или спиральной формы (две спирали). Частоты вращения равны 450—500 об/мин, что обеспечивает окружные скорости стержней относительно решетки значительно большие, чем у горизонтальных гребнеотделителей (свыше 1000 м/мин).
Рис. 13.9. Схема вертикального гребнеотделителя центробежного типа:
1 — бункер; 2 — бичевой барабан; 3 — решетка.
Известны модели с пропускной способностью 10 т/ч, но наиболее распространены машины производительностью от 20 до 45 т/ч.
Бичевые барабаны таких машин приводятся в движение так же, как и горизонтальных гребнеотделителей. Регуляторы скорости встречаются редко. Мощности приводов колеблются от 4,4 до 7,3 кВт.
