BLOG

Değirmen sektöründe kullanılan elekler ve dinamik davranışları

10 Şubat 20205 dk okuma

“Bir eleğin dinamik davranışları gerek elde edilecek olan ürünün kalitesi ve miktarını, gerekse mekanik sistemde oluşacak gerilme ve enerji sarfiyatını belirlemekte etkilidir. Bu bakımdan istenen kalitede ürün elde edilmesinin yanında, minimum gerilme ve enerji sarfiyatı oluşumu zaruridir. Eleme işleminin başlaması ve ürün akışının başladığı zamana kadar sistemin rejime girmesi ve çalışma sırasında oluşan gerilmelerin, tasarımda ön görülen sınırlarla uyumlu olduğu garanti edilmelidir.”

Murat APAKHAN
Genel Müdür Yardımcısı
İMAŞ Makine Hakkı EKEM
Ar-Ge Müdürü
İMAŞ Makine Ömer Sinan ŞAHİN
Konya Teknik Üniversitesi ------------

1. GİRİŞ Buğday, dünya üzerinde antik çağlardan beri yetiştirilen tahıllardan biridir. Geliştirildiği zamandan bu yana insanların beslenmesinde en önemli unsurlardan biri haline gelmiş ve medeniyetin gelişmesinde çok büyük bir katkı sağlamıştır. Buğdayın günümüzden yaklaşık on bir bin yıl kadar önce belirlenmiş ve faydalanılmış olduğu bilinmektedir. Buğday ilk yetiştirildiği zamanlardan bu yana gerek insanlık için gerekse atıkları dolayısıyla hayvanlar için ve dolayısıyla medeniyet için önemli bir gelişim kaynağı olmuş ve bu durum şekil 1’de görüldüğü üzere başta antik Mısır olmak üzere yakın doğu bölgesindeki birçok medeniyetten arta kalan eserlerde kendine yer bulmuştur.

Günümüzden on bir bin yıl kadar önce buğdayın öğütülmesi ve insanlık için gıda olarak kullanılmasına başlanmasını takip eden zamanlarda insan ve hayvan gücüne bağlı olarak çalıştırılan düzlemsel ve konik taş değirmenlerin kullanıldığı bilinmektedir. Endüstri devriminin başlangıcı ile birlikte buhar gücüne dayalı olarak çalışan çok sayıda değirmenin inşa edilmesi ile un endüstriyel boyutlarda üretilmeye başlanmış1 ve yaygınlaşmıştır. Günümüzde dünya genelinde yıllık 750 milyon ton civarında yıllık buğday üretimi gerçekleşmektedir.2 Ülkemizde yıllık buğday üretimi yaklaşık 20 milyon ton civarında olup Konya ili yaklaşık %10 üretim payına sahiptir.

Şekil 1. Antik dünyada buğday [3] ve un üretimi [4]

2. ELEK MAKİNELERİ Buğdayın işlenmesi aşamasında yıkama, taş/çöp ayırma, tavlama, kabuk soyma, öğütme, eleme ve taşıma işlemlerinin gerçekleştirilmesi için farklı kapasite ve türde birçok işleme makinesi bulunmaktadır.

Elek, un ve irmik fabrikalarında, valslerde öğütülen buğdayın elenerek tane boyutuna göre sınıflandırılması amacıyla kullanılan bir makinedir. Genel olarak, klasik elekler iki adet eleme bölümü ve bunların arasına yerleştirilen bir adet tahrik bölümünden oluşur. Tahrik bölümünde bir eksantrik bir kütle tarafından üretilen merkezkaç kuvvet sayesinde makinenin yatay düzlemde dairesel hareket yapması sağlanır. Eleme bölümü pasaj adı verilen bölümlere ayrılmıştır ve her pasajın içerisinde üst üste dizilen elekler vasıtasıyla öğütülen ürün, yukarıdan aşağıya doğru elenerek sınıflandırılır. Günümüzde kullanılan modern eleklere ait örnekler Şekil 2’de görülmektedir.

Elek kasa tiplerine göre N tipi ve B tipi çeşitleri mevcuttur, elekler pasaj adedi ve bir pasajdaki kasa sayısına göre isimlendirilir. Örneğin 8x24 elek olarak adlandırılan bir sistemde 8 adet pasaj ve her pasajında en çok 24 kasa olan elek yapısı anlaşılmaktadır. Elenecek ürünün cinsi ve tesisin kapasitesine göre hesaplanan eleme alanı dikkate alınarak ihtiyaç duyulan pasaj adedi belirlenir. Eleklerde kapasiteden daha çok eleme alanı değeri dikkate alınır.

Tahrik biçimleri açısından bakıldığında, yaygın olarak kullanılan tahrik biçiminin dikey olarak tahrik bölümüne yerleştirilen bir mil üzerine monte edilen kütlenin oluşturduğu merkezkaç kuvveti ile elek makinesinin yatay düzlemde dairesel hareketi şeklinde olduğu görülmektedir. Bununla birlikte, günümüz envanterinde v-kayış yerine triger kayış kullanımı, elektrik motorunun makinenin üstüne veya altına yerleştirilmesi gibi değişik alternatifler mevcuttur. Genel bir kural olarak makinenin 240 – 250 d/dk aralığında ve 60 – 65 mm salınım dairesinde en verimli elemeyi yaptığı bilinmektedir. Bunun haricinde makine genel yapısından ve çalışma şeklinden ziyade içerisindeki elek kasalarının kalitesi ve sızdırmazlığı, elek gözeneklerinin en iyi şekilde temizlenebilmesi, elek gerginliği gibi faktörler elenen un kalitesine etkendir.

Şekil 2. Günümüzde kullanılan modern elekler5

3. DİNAMİK DAVRANIŞIN BELİRLENMESİ Bir eleğin dinamik davranışları gerek elde edilecek olan ürünün kalitesi ve miktarını, gerekse mekanik sistemde oluşacak gerilme ve enerji sarfiyatını belirlemekte etkilidir. Bu bakımdan istenen kalitede ürün elde edilmesinin yanında, minimum gerilme ve enerji sarfiyatı oluşumu zaruridir.

Eleme işleminin başlaması ve ürün akışının başladığı zamana kadar sistemin rejime girmesi ve çalışma sırasında oluşan gerilmelerin, tasarımda ön görülen sınırlarla uyumlu olduğu garanti edilmelidir. Bu bakımdan, eleklere ait rejimin belirlenmesi ve gerilme seviyelerinin belirlenmesi amacıyla xxxx türünde ve xxx konfigürasyonlu bir eleğin üzerinde ivme ölçümleri ve yer değiştirme ölçümleri gerçekleştirilmiştir.

İvme ölçümleri Elek ilk çalıştırılmasından itibaren birbirine dik üç eksende ivme ölçümleri gerçekleştirilmiş ve maksimum ivme bileşeni 5,91 g olarak ölçülmüştür. Elek ve benzeri dinamik sistemlerde sistemin rejime girerek stabil bir dinamik karakteristik sergilemesi için belirli bir süre gerekmektedir. Tablo 1’de farklı pasaj adetlerine sahip eleklerde, stabil dinamik davranış elde edilmesinden sonra ölçülen maksimum bileşik ivme değerleri sunulmuştur. Tablo 1’de görüldüğü üzere, pasaj adedinin artması ile maksimum bileşik ivme değerleri de artmıştır. İvme değerlerinin artmasının temel sebebi pasaj adediyle birlikte boyutların artması ve özellikle tahrik kütlesinin artması ile ilişkilendirilebilir. Öte yandan, elek durdurulma aşamasına geçildiğinde söz konusu maksimum bileşik ivme değeri 3,72g olarak ölçülmüştür.

• Elek yer değiştirmesine ait ölçümler Eleğe yol verildikten itibaren eleğin gerçekleştirdiği hareket 45 dakika boyunca zamana bağlı olarak takip edilmiş ve kaydedilmiştir. Zamana bağlı olarak elde edilen bu hareket Şekil 3’te sunulmuştur. Şekil 3’te görüldüğü üzere eleğin ilk hareketi ile birlikte dairesel hareket başlamıştır. Ancak elde edilen hareket oldukça düzensiz olup ideal bir elek hareketi olan 60-65 mm çaplı düzgün dairesel hareket yerine 30-35 mm çaplı dairesel bir hareketin oluştuğu görülmektedir. Yaklaşık ilk 10 dk periyot içinde hareket belirginleşmiştir. Bununla birlikte eleğin rejime girmesi ve eş merkezli daireler çizecek şekilde hareket etmesi için yaklaşık 40-45 dakikalık bir zaman gerekmektedir.

4. SONUÇLAR Elek üzerinde yapılan ölçümler, ölçülen maksimum bileşik ivme değerinin pasaj adedine bağlı olduğunu ve 4 pasajlı elekte 5,9 g seviyesinde olan bu değerin 10 pasajlı sistemde 6,55 g mertebesinde olduğunu göstermiştir. Söz konusu değişimin pasaj adedinin artışı sebebiyle artırılan hareketli kütle değerine ve elek geometrisinin değişimine bağlı olduğu değerlendirilebilir. Bu durumda elek tasarımlarının eleme prosesini en yüksek verimle gerçekleştirebilecek ve minimum ivme değerlerini sağlayacak şekilde optimize edilmesi gerektiği sonucuna ulaşılmaktadır.

Elek çalıştırıldıktan sonra yaklaşık 40-45 dk süre içerisinde stabilitenin elde edildiği ve bu süre sonunda eleğin 60-65 mm çaplı eş merkezli daireler çizmeye başladığı görülmüştür. Elek tasarımında söz konusu rejime girme süresinin kısaltılması için elek konfigürasyonu ve geometrisinin iyileştirilerek sistemin daha kısa süre içerisinde rejime girmesinin sağlanması, gerek elek verimini ve gerekse tüm değirmen sisteminin verimini ciddi bir biçimde artıracaktır.

Kaynakça [1] https://www.tusaf.org/TR,80/tarihce.html [2]https://www.zmo.org.tr/genel/bizden_detay.php?kod=30125&tipi=17&sube=0 [3]https://www.egyptprivatetourguide.com/egyptian-facts/ancient-egyptian-agriculture-facts-agriculture-ancient-egypt/ [4]https://www.atthemummiesball.com/tiger-nut-sweets/ [5] https://milleral.com/tr/urun/mqp-kare-elek/24

Makale Kategorisindeki Yazılar
11 Aralık 20188 dk okuma

Zenginleştirilmiş un kullanımı, sürdürülebilir kalkınma hedeflerine katkı yapar

Gıda Zenginleştirme Girişimi’nin hayata geçtiği 2002 yılında 46 ülkenin buğday ununu zenginleştirme...

04 Şubat 20216 dk okuma

Depodaki tahılın güvenliği nasıl sağlanır?

Dr. Stathis Kaloudis Kıdemli Mühendis, Centaur Analytics s.kaloudis@centaur.ag centaur.ag D...

04 Kasım 20155 dk okuma

Üretimdeki artış ve talepteki yetersizlik satış baskısını arttırıyor

“Üretim tahminlerinde artış yaşanırken, talep beklentilerinin gerilemesi, satış baskısının daha da ...