Food Processing: Techniques and Technology Food Processing: Techniques and Technology Техника и технология пищевых производств 2074-9414 2313-1748 96608 10.21603/2074-9414-2025-1-2566 ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ ORIGINAL ARTICLE ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ Hammer Grain Crushers: Classification and Efficiency Assessment Молотковые зернодробилки: классификация и методика оценки эффективности https://orcid.org/0000-0002-6513-6414 Мезенов Артём Анатольевич Mezenov Artem A. artemnsau@mail.ru https://orcid.org/0000-0001-8357-0620 Григорев Николай Николаевич Grigorev Nikolai N. https://orcid.org/0009-0003-3207-483X Кашеваров Николай Иванович Kashevarov Nikolai I. Новосибирский государственный аграрный университет Новосибирск Россия Novosibirsk State Agricultural University Novosibirsk Russian Federation Новосибирский государственный аграрный университет Новосибирск Россия Novosibirsk State Agricultural University Novosibirsk Russian Federation Сибирский федеральный научный центр аг робиотехнологий Российской академии наук Краснообск Россия Siberian Federal Scientific Centere of Agro-BioTechnologies of the Russian Academy of Sciences Krasnoobsk Russian Federation 28 03 2025 28 03 2025 55 1 214 225 26 09 2024 01 12 2024 https://fptt.ru/en/issues/23416/23412/

Измельчение зерна в технологии получения концентрированных комбикормов является одной из сложнейших и энергозатратных технологических операций. Производители молотковых дробилок зерна предоставляют только техническую характеристику машин, не дополняя ее основными технологическими и экономическими показателями работы, что вызывает трудности при приобретении зернодробилок. Цель исследования – уточнение классификации молотковых зернодробилок и разработка методики оценки их эффективности. Объектами исследования послужили конструктивные и технико-экономические показатели молотковых дробилок сельскохозяйственного назначения. Применили расчетный и аналитический методы оценки показателей удельных металлоемкости и энергозатрат, характеризующих совершенство конструкции и технологической схемы, эффективность работы существующих зернодробилок. Основу исследования составили технико-экономические показатели российских и зарубежных молотковых дробилок, выделенных по типу загрузки рабочей камеры на механические и пневматические. Проведенный анализ конструкций и технико-экономических показателей пневматических и механических молотковых дробилок позволил составить их классификацию по конструкции, виду рабочей камеры, количеству стадий, способу подачи материала, ориентированию вала ротора, наличию решет и дек, количеству дисков и способу отвода материала из камеры измельчения. Составлена таблица, в которой наиболее полно на сегодняшний день отражены техникоэкономические показатели для разных типов и марок дробилок. Для оценки эффективности применения пневматических и механических зернодробилок предложено ввести комплексный показатель совершенства молотковой дробилки, который учитывает удельную металлоемкость и удельные энергозатраты. Расчет показателя для пневматических и механических типов молотковых дробилок производительностью до 1, 1–3, 3–5, 5–10, более 10 т определил диапазон его значения от 0,1 до 2,22 (кВт×ч×тм)/т, при этом для более эффективной зернодробилки он принимает наименьшее значение. Введение комплексного показателя совершенства конструкции дробилки позволяет упростить выбор зернодробилки потребителем. Методика выбора может опираться на графическое представление данного показателя. Результаты проведенного исследования позволили определить направления совершенствования конструкции молотковых дробилок.

Grain milling is one of the most complex and energy-consuming procedures in the technology of concentrated mixed fodders. Unfortunately, manufacturers provide hammer grain crushers only with technical characteristics, supplying neither technological nor economic performance indicators, which makes it difficult for consumers to select the optimal machine. The article introduces a classification of hammer grain crushers and a methodology for assessing their energy efficiency. The design, technical, and economic indicators of agricultural hammer crushers were obtained by calculation and analysis of specific metal intensity and energy consumption. The data pool consisted of technical and economic indicators of domestic and foreign hammer crushers, divided into mechanical and pneumatic ones by the type of loading. The classification relied on the following properties: the type of design, working chamber, feeding, removal, and orientation of the rotor shaft; the presence or absence of grates and decks; the number of stages and discs. The classification was structured as a table of technical and economic indicators for different types and brands. The authors introduced a complex performance index to assess the efficiency of pneumatic and mechanical grain crushers. It took into account the metal consumption and energy consumption. For pneumatic and mechanical hammer crushers with a productivity of ≤ 1, 1–3, 3–5, 5–10, and ≥ 10 t, the index varied from 0.1 to 2.22 (kWt/h/tm)/t: the more efficient the crusher, the lower the index value. The complex performance index and its graphical representation simplify the selection procedure for the consumer. The results obtained demonstrate the improvement prospects for hammer crushers design.

 Зерно дробление зерна молотковая дробилка пневматическая молотковая дробилка механическая молотковая дробилка энергоэффективность удельная металлоемкость удельные энергозатраты производительность Grain grain crushing hammer crusher pneumatic hammer crusher mechanical hammer crusher energy efficiency specific metal consumption specific energy consumption performance

Sabiev UK, Soyunov AS, Myalo VV, Yatsunov AN. Theoretical description of the motion of a material particle in pan vibrating batchers for agricultural purposes. IOP Conf. Series: Earth and Environ. Sci. 2022;954:012067. https://doi.org/10.1088/ 1755-1315/954/1/012067 Sabiev UK, Soyunov AS, Myalo VV, Yatsunov AN. Theoretical description of the motion of a material particle in pan vibrating batchers for agricultural purposes. IOP Conf. Series: Earth and Environ. Sci. 2022;954:012067. https://doi.org/10.1088/ 1755-1315/954/1/012067 Brodziak A, Król J, Nowaczek A. Naturalne substancje pochodzenia roślinnego negatywnie oddziałujące na zdrowie krów oraz jakość mleka. Zywnosc. Nauka. Technologia. Jakosc. 2017;24(1):33–47. [Brodziak A, Król J, Nowaczek A. Natural substances of plant origin adeversely affecting health of cows and milk quality. Food. Science Technology. Quality. 2017; 24(1):33–47. (In Polish)] https://doi.org/10.15193/zntj/2017/110/171 Brodziak A, Król J, Nowaczek A. Naturalne substancje pochodzenia roślinnego negatywnie oddziałujące na zdrowie krów oraz jakość mleka. Zywnosc. Nauka. Technologia. Jakosc. 2017;24(1):33–47. [Brodziak A, Król J, Nowaczek A. Natural substances of plant origin adeversely affecting health of cows and milk quality. Food. Science Technology. Quality. 2017; 24(1):33–47. (In Polish)] https://doi.org/10.15193/zntj/2017/110/171 Vaculík P, Maloun J, Chládek L, Přikryl M. Disintegration process in disc crushers. Research in Agricultural Engineering. 2013;59(3):98–104. https://doi.org/10.17221/28/2012-RAE Vaculík P, Maloun J, Chládek L, Přikryl M. Disintegration process in disc crushers. Research in Agricultural Engineering. 2013;59(3):98–104. https://doi.org/10.17221/28/2012-RAE Sysuev V, Savinyh P, Aleshkin A, Ivanovs S. Simulation of elastic deformation propagation of grain under impact crushing in crusher. Proceedings of the 15th Intern. Sci. Conf. Jelgava, 2016;15:1065–1071. https://elibrary.ru/WPFONF Sysuev V, Savinyh P, Aleshkin A, Ivanovs S. Simulation of elastic deformation propagation of grain under impact crushing in crusher. Proceedings of the 15th Intern. Sci. Conf. Jelgava, 2016;15:1065–1071. https://elibrary.ru/WPFONF Dal-Pastro F, Facco P, Bezzo F, Zamprogna E, Barolo M. Data-driven modelling of milling and sieving operations in a wheat milling process. Food and Bioproducts Processing. 2016;99:99–108. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2016.04.007 Dal-Pastro F, Facco P, Bezzo F, Zamprogna E, Barolo M. Data-driven modelling of milling and sieving operations in a wheat milling process. Food and Bioproducts Processing. 2016;99:99–108. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2016.04.007 Bayram M, Öner MD. Bulgur milling using roller, double disc and vertical disc mills. Journal of Food Engineering. 2007;79(1):181–187. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2006.01.042 Bayram M, Öner MD. Bulgur milling using roller, double disc and vertical disc mills. Journal of Food Engineering. 2007;79(1):181–187. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2006.01.042 Savinyh P, Isupov A, Ivanov I, Ivanovs S. Research in centrifugal rotary grinder of forage grain. Proceedings of the 20th Intern. Sci. Conf. Jelgava, 2021;20:205–211. https://doi.org/10.22616/ERDev.2021.20.TF044 Savinyh P, Isupov A, Ivanov I, Ivanovs S. Research in centrifugal rotary grinder of forage grain. Proceedings of the 20th Intern. Sci. Conf. Jelgava, 2021;20:205–211. https://doi.org/10.22616/ERDev.2021.20.TF044 Volkhonov M, Abalikhin A, Krupin A, Maksimov I. Studying the operational efficiency of the centrifugal-impact feed grain crusher of the new design. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2020;5(1):44–51. https://doi.org/ 10.15587/1729-4061.2020.212994 Volkhonov M, Abalikhin A, Krupin A, Maksimov I. Studying the operational efficiency of the centrifugal-impact feed grain crusher of the new design. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2020;5(1):44–51. https://doi.org/ 10.15587/1729-4061.2020.212994 Sukhoparov A, Papushin E, Ivanov I, Plotnikova Y. Rotary-centrifugal shredder for forage preparation. E3S Web of Conferences. 2020;222:01020. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202022201020 Sukhoparov A, Papushin E, Ivanov I, Plotnikova Y. Rotary-centrifugal shredder for forage preparation. E3S Web of Conferences. 2020;222:01020. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202022201020 Astanakulov KD, Fozilov GG, Kurbanov NM, Adashev BSh, Boyturayev SA. Grinding of the grains according to parameters of hummers in double-staged grinder-crusher. IOP Conf. Series: Earth and Environ. Sci. 2020;614:012129. https:// doi.org/10.1088/1755-1315/614/1/012129 Astanakulov KD, Fozilov GG, Kurbanov NM, Adashev BSh, Boyturayev SA. Grinding of the grains according to parameters of hummers in double-staged grinder-crusher. IOP Conf. Series: Earth and Environ. Sci. 2020;614:012129. https:// doi.org/10.1088/1755-1315/614/1/012129 Savinyh P, Nechaev V, Nechaeva M, Ivanovs S. Motion of grain particle along blade of rotor fan of hammer crusher. Proceedings of the 15th Intern. Sci. Conf. Jelgava, 2016;15:1072–1076. https://elibrary.ru/WPGECF Savinyh P, Nechaev V, Nechaeva M, Ivanovs S. Motion of grain particle along blade of rotor fan of hammer crusher. Proceedings of the 15th Intern. Sci. Conf. Jelgava, 2016;15:1072–1076. https://elibrary.ru/WPGECF Savinyh P, Shirobokov V, Fedorov O, Ivanovs S. Influence of rotary grain crusher parameters on quality of finished product. Proceedings of the 17th Intern. Sci. Conf. Jelgava, 2018;17:131–136. https://doi.org/10.22616/ERDev2018.17.N158 Savinyh P, Shirobokov V, Fedorov O, Ivanovs S. Influence of rotary grain crusher parameters on quality of finished product. Proceedings of the 17th Intern. Sci. Conf. Jelgava, 2018;17:131–136. https://doi.org/10.22616/ERDev2018.17.N158 Iskenderov R, Lebedev A, Zacharin A, Lebedev P. Evaluating effectiveness of grinding process grain materials. Proceedings of the 17th Intern. Sci. Conf. Jelgava, 2018;17:102–108. https://doi.org/10.22616/ERDev2018.17.N147 Iskenderov R, Lebedev A, Zacharin A, Lebedev P. Evaluating effectiveness of grinding process grain materials. Proceedings of the 17th Intern. Sci. Conf. Jelgava, 2018;17:102–108. https://doi.org/10.22616/ERDev2018.17.N147 Savinyh P, Kazakov V, Moshonkin A, Ivanovs S. Investigations in feeding device of grain crusher. Proceedings of the 18th Intern. Sci. Conf. Jelgava, 2019;18:123–128. https://doi.org/10.22616/ERDev2019.18.N165 Savinyh P, Kazakov V, Moshonkin A, Ivanovs S. Investigations in feeding device of grain crusher. Proceedings of the 18th Intern. Sci. Conf. Jelgava, 2019;18:123–128. https://doi.org/10.22616/ERDev2019.18.N165 Yalpachyk E, Budenko S. Balance of power and energy efficiency grain crusher. Praci Tavria State Agrotechnological University. 2013;13(1):218–226. Yalpachyk E, Budenko S. Balance of power and energy efficiency grain crusher. Praci Tavria State Agrotechnological University. 2013;13(1):218–226. Yalpachik O. Ground of parameters and operation modes grain-growing crusher of direct blow. Praci Tavria State Agrotechnological University. 2013;13(7):42–56. Yalpachik O. Ground of parameters and operation modes grain-growing crusher of direct blow. Praci Tavria State Agrotechnological University. 2013;13(7):42–56. Gvozdev A, Yalpachik A. Experimental researches of distribution of grain on chamber of crushing of crusher with vertical rotor. Praci Tavria State Agrotechnological University. 2012;(12)3:102–108. Gvozdev A, Yalpachik A. Experimental researches of distribution of grain on chamber of crushing of crusher with vertical rotor. Praci Tavria State Agrotechnological University. 2012;(12)3:102–108. Thomas M, Hendriks WH, van der Poel AFB. Size distribution analysis of wheat, maize and soybeans and energy efficiency using different methods for coarse grinding. Animal Feed Science and Technology. 2018;240:11–21. https://doi.org/ 10.1016/j.anifeedsci.2018.03.010 Thomas M, Hendriks WH, van der Poel AFB. Size distribution analysis of wheat, maize and soybeans and energy efficiency using different methods for coarse grinding. Animal Feed Science and Technology. 2018;240:11–21. https://doi.org/ 10.1016/j.anifeedsci.2018.03.010