Частина 1 →  Частина 2 →  Частина 3

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

ВЕРЕЩИНСЬКИЙ ОЛЕКСАНДР ПАВЛОВИЧ

УДК 664.64.001.76

НАУКОВІ ОСНОВИ І ПРАКТИКА

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ СОРТОВИХ

ХЛІБОПЕКАРСЬКИХ ПОМЕЛІВ ПШЕНИЦІ

05.18.02 – Технологія зернових, бобових, круп’яних

продуктів і комбікормів, олійних і луб’яних культур

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Київ – 2013

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному університеті харчових технологій Міністерства освіти і науки України

Науковий консультант: доктор технічних наук, професор Дмитрук Євген Адамович,
Національний університет харчових технологій,
професор кафедри технології зберігання і переробки зерна

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Шаніна Ольга Миколаївна,
Харківський національний технічний університет сільського господарства ім. Петра Василенка,
завідувач кафедри технологій переробних і харчових виробництв;

доктор технічних наук, професор Станкевич Георгій Миколайович,
Одеська національна академія харчових технологій,
завідувач кафедри технології зберігання зерна;

доктор сільськогосподарських наук, професор Гуменюк Галина Денисівна,
Національний університет біоресурсів і природокористування України,
завідувач кафедри стандартизації та сертифікації сільськогосподарської продукції

Захист відбудеться «____»__________2013 р. о 10⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.058.06 Національного університету харчових технологій (вул. Володимирська, 68, м. Київ, 01601) в аудиторії А-311.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного університету харчових технологій за адресою: вул. Володимирська, 68, м. Київ, 01601.

Автореферат розіслано «____»__________2013 р.

Вчений секретар спеціалізованої
вченої ради, к.т.н., доц.

Ю.В. Камбулова

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Борошномельна промисловість України щорічно переробляє близько 3,5 млн. т пшениці витрачаючи 300…350 млн. кВт-год електроенергії. В той же час, дефіцит продовольства і енергії належить до найважливіших сучасних проблем людства. У таких умовах раціональне використання зерна на основі ресурсо- і енергозберігаючих технологій є пріоритетом розвитку борошномельної промисловості.

Високий рівень досягнень в теорії і практиці переробки зерна обумовлений роботами вчених України і ближнього зарубіжжя Л.Е. Айзиковича, В.В. Гортинського, М.Е. Гінзбурга, В.Я. Гіршсона, П.Г. Демського, И.Р. Дударєва, Г.А. Єгорова, Е.Д. Казакова, Н.П. Козьміної, Вл. Кретовича, Я.Н. Купріца, А.В. Ликова, Л.И. Любарського, Б.М. Максимчука, Е.М. Мельникова, І.Т. Мерко, В.О. Моргун, И.А. Наумова, И.В. Роменського, П.П. Тарутіна, Л.А. Трисвятського, С.Д. Хусіда, а також роботами вчених дальнього зарубіжжя Бурдета, Фелерса, Графа, Пфоста, Кранка, Бакши, Беккера, Кента, Моргана, Руса, Шеферда, Торпа, Стенверта, Шмідта, Чірча та інших.

Технічне переоснащення борошномельних заводів в 80-90 роках минулого століття дозволило значно підвищити ефективність виробництва борошна і потенційні можливості переробки за рахунок впровадження передових, на той час, технологій. Їх основою стала реалізація науково-обґрунтованого і відпрацьованого практично принципу вибіркового подрібнення за рахунок розвитку процесів збагачення і диференційованої дії на продукт. Борошномельні заводи продуктивністю 500 і 250 т/добу фірми «Бюлер» відрізнялися максимальним ступенем використання зерна, високою якістю продукції і складали основу борошномельної промисловості Радянського Союзу. Однак, проведене в подальші періоди реформування вітчизняної економіки значно вплинуло на їх роботу і трансформацію борошномельної галузі. Виявилось, що в нових умовах господарювання технології, створені за розвиненими структурами, занадто енергоємні, вимагають великої кількості різноманітних машин і значних виробничих площ. Крім того, проявилися і інші недоліки, характерні для виробництв великої продуктивності: значні витрати матеріальних, трудових, енергетичних ресурсів на централізацію сировини, розподіл і реалізацію готової продукції, висока інерційність виробничих процесів і складність оперативного реагування на різкі зміни у ринковому попиті. Борошномельна галузь потребувала виробництв меншої, локальної продуктивності, з нижчими втратами на створення і експлуатацію. У країні стрімко почали впроваджуватися і впроваджуються нині борошномельні заводи, що будуються на основі скорочених структур процесу переробки. Такі виробництва, хоч і переробляють біля 30 % обсягів зерна пшениці, але лише частково задовольняють вимоги до якості та виходу борошна. Низький рівень використання сировини і невисока якість продукції, що виробляється, у більшості випадків є непереборною проблемою цих виробництв.

Таким чином, нині борошномельна галузь України представлена типовими борошномельними заводами продуктивністю 500 і 250 т/добу, побудованими 20…30 років тому, які збереглися до наших днів без значних змін, що реалізують розвинені структури помелів, а також новими виробництвами меншої продуктивності, як імпортними, так і вітчизняної побудови, що реалізують скорочені структури помелів. Недоліки, властиві перерахованим виробництвам, вказують на відсутність достатньо обґрунтованої наукової бази, що дозволяє вести ефективне вдосконалення технологій виробництва борошна.

Для вирішення вказаної проблеми необхідно розробити наукові основи підвищення ефективності сортових хлібопекарських помелів пшениці, а також практичні технологічні рішення їх реалізації при створенні нових та реконструкції існуючих борошномельних виробництв.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно наукового напряму Національного університету харчових технологій «Розроблення новітніх енерго- та ресурсозберігаючих технологій» та розділу «Розроблення та удосконалення технології зберігання та оброблення зернових культур з метою отримання кормових і харчових продуктів покращеної якості та асортименту» (№ держреєстрації 012 u 0048861).

Мета і завдання досліджень. Метою роботи є розробка наукових основ підвищення ефективності сортових хлібопекарських помелів пшениці та конкурентоспроможності борошномельних заводів різної продуктивності.

Відповідно до поставленої мсти визначені наступні завдання:

• обґрунтувати необхідність вдосконалення технології сортових хлібопекарських помелів пшениці;
• науково обґрунтувати і вибрати пріоритетні напрями досліджень;
• всебічно дослідити і вивчити технології переробки, властивості зерна, проміжних продуктів і борошна за вибраними напрямами досліджень;
• розробити комплексний показник оцінки ефективності помелів;
• розробити наукові основи інноваційних технологій сортових хлібопекарських помелів пшениці і методи їх реалізації;
• обґрунтувати техніко-технологічні вимоги до засобів реалізації інноваційних технологій, розробити і випробувати способи їх забезпечення та провести оцінку ефективності;
• для використання результатів досліджень розробити технологічні рішення виробництва хлібопекарського сортового борошна за інноваційними технологіями;
• впровадити у промисловість створені інноваційні технології, визначити їх практичну цінність, техніко-економічну ефективність та перевірити хлібопекарські властивості борошна, що виробляється;
• розробити рекомендації по впровадженню запропонованих технологій та сформулювати напрямки подальшого розвитку технології і техніки переробки зерна пшениці.

Об’єкт досліджень – технології виробництва пшеничного хлібопекарського сортового борошна.

Предмет досліджень – зерно пшениці, продукти його переробки, технологічні процеси.

Методи досліджень – загальноприйняті, технологічні, математичні методи з використанням сучасних приладів і нових комп’ютерних технологій.

Наукова новизна отриманих результатів. Визначені тенденції, сформульовані наукові положення вдосконалення технологій виробництва пшеничного хлібопекарського сортового борошна і технологічного обладнання для їх реалізації.

Вперше експериментально встановлено властивості і особливості технології лущення зерна з використанням самозаточуваних абразивних поверхонь.

Вперше встановлені закономірності технології очищення зерна в процесі лущення, визначені гігроскопічні властивості лущеного зерна зі значеннями індексу лущення до 8,0 %, а також особливості крупоутворення при його подрібненні з різними режимами.

Дістало подальший розвиток наукове обґрунтування і практичне підтвердження можливості і доцільність скорочення структури сортових помелів пшениці на борошномельних заводах різної продуктивності за рахунок інтенсифікації переробки з використанням лущення зерна.

Визначено закономірності технології лущення за рахунок зміни ступеня завантаження робочої зони обладнання для обробки поверхні зерна.

Доведено можливість і доцільність інтенсифікації холодного методу водотеплової обробки (ВТО) зерна за рахунок його попереднього лущення.

Науково обґрунтована доцільність підготовки зерна до розмелу із забезпеченням значення індексу лущення 6…8 %.

Доведено, що реалізація технології помелів пшениці з використанням лущення сприяє залученню потенціалу алейронового шару для підвищення біологічної цінності борошна.

Практичне значення отриманих результатів. Розроблено і запропоновано для практичного використання комплексний показник ефективності помелів.

Розроблені практичні методи реалізації інноваційних технологій сортових хлібопекарських помелів пшениці, що спрямовані на енергозбереження і раціональне використання сировини шляхом інтенсифікації процесів і скорочення структур переробки.

Розроблено і запропоновано комплексне і диференційоване використання технологічних процесів подрібнення і просіювання в системах вимелу оболонкових продуктів за структурою: вальцьовий верстат – дисмембратор – вимелююча машина – розсів і дисмембратор – розсів.

Визначені технологічні параметри засобів реалізації інтенсивних технологій в скорочених структурах помелів.

Визначені структура і технологічні режими помелів для нових борошномельних заводів різної продуктивності, а також для борошномельних заводів на комплектному обладнанні, що існують, при їх реконструкції за декількома актуальними в промисловості варіантами. Для практичної реалізації запропонованих технологічних рішень розроблені відповідні технологічні схеми.

Виконана техніко-економічна оцінка запропонованих технологій показала значну їх перевагу в порівнянні з існуючими. Нові технології виробництва борошна забезпечують потрібний рівень його хлібопекарських властивостей, що необхідний для отримання хлібобулочних виробів високої якості.

Результати, що отримані при виконанні цієї роботи, у вигляді нових і вдосконалених машин, технологічних режимів, операцій, станів і технологій впроваджені і успішно використовуються більш ніж на 20-ти борошномельних заводах галузі в Україні та Росії.

Практичні результати даної роботи, а саме технологічні схеми модульних борошномельних заводів різної продуктивності рекомендовані до використання в учбовому процесі при виконанні курсових та дипломних проектів по спеціальності «Технологія зберігання і переробки зерна».

Особистий вклад здобувача полягає в розробці основної концепції роботи, виборі і обґрунтуванні теми, розробки методик досліджень, проведенні аналітичних і експериментальних досліджень в лабораторних і виробничих умовах, а також в розробці запропонованих інноваційних технологій. Аналіз і узагальнення результатів досліджень проведено разом з науковим консультантом д.т.н., проф. Дмитруком Є.А. У матеріалах, які опубліковані в співавторстві з колегами і використані в дисертаційній роботі здобувачеві належить керівництво дослідженнями і узагальнення їх результатів.

Апробація результатів дисертації. Результати роботи доповідались на 77-й міжнародній науковій конференції студентів, аспірантів і молодих учених (НУХТ, м. Київ, 2010 р.), XI міжнародній науково-практичній конференції «Хлібопродукти-2011» (ОНАХТ, м. Одеса, 2011 р.), XII міжнародній науково-практичній конференції «Хлібопродукти-2012» (ОНАХТ, м. Одеса, 2012 р.), Міжнародній науково-практичній конференції «Прогресивна техніка та технології харчових виробництв, ресторанного та готельного господарства і торгівлі. Економічна стратегія і перспективи розвитку сфери торгівлі та послуг» (ХДУХТ, м. Харків, 2012 р.), Міжнародній науково-практичній інтернет-конференції «Інноваційні технології в харчовій промисловості та ресторанному господарстві» (ХДУХТ, м. Харків, 2012 р.), 79-й міжнародній науковій конференції студентів, аспірантів і молодих учених (НУХТ, м. Київ, 2013 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 33 роботи, у тому числі 24 – статті у фахових виданнях, 4 – тези доповідей наукових конференцій, 2 – патенти на винахід, 3 – патенти на корисні моделі.

Структура і об’єм дисертації. Дисертаційна робота містить вступ, 6 розділів, загальні висновки, список літературних джерел із 331 найменування (33 стор.), у тому числі 35 іноземних авторів, та 10 додатків (76 стор.). Роботу викладено на 273 сторінках, включаючи 58 рисунків (40 стор.) і 63 таблиці (59 стор.).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність вибраної теми, розкрито сутність і стан наукової проблеми, сформульовано концепцію і наукові положення роботи, дана її загальна характеристика.

У першому розділі «Сучасний стан, ефективність і тенденції розвитку сортових хлібопекарських помелів пшениці» розглянуто структурні особливості і фізико-механічні властивості зерна пшениці, технологічні процеси виробництва і сучасне технологічне устаткування для їх реалізації, рівень продовольчого використання зерна пшениці і якість борошна, що з нього виробляється, а також виконано аналіз існуючих технологій виробництва пшеничного хлібопекарського сортовою борошна і показників їх ефективності.

Висвітлено, що природа зерна пшениці обумовлює ряд основних принципів забезпечення ефективної його переробки в хлібопекарське сортове борошно, до яких відносяться: послідовне звільнення зерна від оболонок з подальшим подрібненням; підвищення водопоглинальної здатності зерна і швидкості проникнення вологи в ендосперм; вибіркове подрібнення на основі різниці міцності зерна і його анатомічних частин; підвищення борошномельних властивостей зерна дрібної фракції.

Відмічено, що технологічні процеси виробництва борошна і устаткування для їх реалізації представлені великою різноманітністю, що обумовлено їх низькою сукупною ефективністю в сучасних технологіях. Існуючий рівень розвитку технологічних процесів і устаткування не повною мірою реалізує основні принципи забезпечення ефективної переробки зерна пшениці в хлібопекарське сортове борошно.

Встановлено, що при традиційних технологіях виробництва хлібопекарського сортового борошна, спрямованих на забезпечення якості борошна за показником зольності, значна частина цінних в харчовому відношенні речовин, які входять до складу ряду анатомічних частин зерна, спрямовується у висівки. В порівнянні з цілим зерном сортове борошно має знижену харчову цінність. Оцінка якості борошна за показником білості, в порівнянні з показником зольності, достовірніше характеризує споживчі властивості борошна і відкриває можливість використання потенціалу біологічної цінності алейронового шару.

Визначено, що нині не існує єдиного показника, який дозволяє вести достовірну оцінку технологічної ефективності сортових помелів, а це ускладнює оцінку їх економічної ефективності, як більш узагальненої. З урахуванням складної природи зерна і процесів його переробки, припускається, що вирішення вказаної проблеми можливе шляхом комплексної техніко-економічної оцінки ефективності помелів.

Встановлено, що технології сортових хлібопекарських помелів пшениці з розвиненими структурами забезпечують високий ступінь використання зерна, проте їх реалізація пов’язана зі значними витратами енергії та інших ресурсів на створення і експлуатацію виробництв. Скорочення структур шляхом інтенсифікації процесів переробки забезпечує економію енергії та ресурсів і відповідає світовим тенденціям розвитку сортових помелів пшениці. Проте, нині існуючі технології не мають в своєму складі методів інтенсифікації процесів хлібопекарських сортових помелів пшениці, здатних забезпечити скорочення їх структур без зниження ступеню використання зерна.

Визначено, що одним з найбільш пріоритетних шляхів вдосконалення технологій сортових хлібопекарських помелів пшениці слід вважати розробку і впровадження в практику методів інтенсифікації процесів і скорочення структур, що максимально враховують основні сформульовані принципи забезпечення їх ефективності.

У другому розділі «Програма досліджень по вдосконаленню технологій сортових хлібопекарських помелів пшениці» в результаті вибору і обґрунтування пріоритетних напрямів досліджень були сформульовані наступні наукові гіпотези:

• технологія лущення супроводжується зміною фізико-механічних властивостей компонентів зернової маси, що сприяє підвищенню ефективності їх розділення і забезпечує скорочення структури підготовки зерна до розмелу;
• зміна гігроскопічних властивостей зерна в результаті лущення може бути використана як ефективний спосіб інтенсифікації холодного методу ВТО;
• технологія лущення обумовлює направлену зміну структури, хімічного складу та фізико-механічних властивостей зерна, що забезпечує інтенсифікацію більшості технологічних процесів розмельного етапу та зниження його ресурсо- і енергоємності.

З урахуванням висунутих гіпотез сформульовані мета і завдання досліджень, що викладені раніше, а також розроблена програма досліджень, яка передбачає ряд етапів виконання (рис.1).

Програма досліджень виконувалась з використанням стандартних методик по визначенню показників якості зерна і продуктів його переробки, а також спеціально розроблених методик для: вивчення технології лущення зерна; оцінки ефективності очищення зерна в результаті його лущення; оцінки життєздатності лущеного зерна, водопоглинальної здатності і кінетики його відволожування; оцінки ефективності подрібнення лущеного зерна; вивчення хлібопекарських властивостей борошна, виробленого з лущеного зерна. Реалізація спеціальних методик проводилась за допомогою розробленого і виготовленого необхідного лабораторного обладнання: голендра, аспіратора та вальцьового верстата. З метою забезпечення достовірності та об’єктивності отриманих результатів досліджень були вибрані методи математико-статистичної обробки результатів дослідів.

Рис.2. Графіки залежності індексу лущення k від маси початкового зразка Mвих протягом тривалості обробки t = 100 с:

– F46 14А СМ1, V_p = 17 м/с, W = 12,4%;
– F46 14А СМ1, V_p – 17 м/с, W = 16,9%;
– F60 25А СМ1, V_p = 17 м/с, W = 12,4 %;
– F60 25А СМ1, V_p = 17 м/с, W = 16,9 %;
– F46 14А СМ1, V_p= 11 м/с, W = 12,4 %;
– F60 14А СМ1, V_p = 11 м/с, W = 12,4 %.

В третьому розділі «Дослідження технології підготовки і розмелу зерна» наведено результати експериментальних досліджень, якими підтверджено справедливість висунутих гіпотез, а також отримано необхідні дані для подальшого теоретичного обґрунтування та практичної реалізації інноваційних методів підвищення ефективності сортових хлібопекарських помелів пшениці.

В результаті вивчення технології лущення було встановлено, що для взаємодії зерна з абразивним ротором лущильно-шліфувальних машин характерно декілька режимів, які відрізняються ефективністю лущення (рис. 2).

Межі існування виявлених режимів залежать від багатьох чинників, таких як характеристики шліфувального матеріалу абразивного ротора, його колова швидкість V_p, вологість зерна W тощо, але у будь-якому випадку визначаються ступенем заповнення робочої зони машини, що при обробці зерна в лабораторному голендрі змодельовано масою початкового зразка М_вих. Ділянка кожної кривої (рис. 2), виконана переривчастою лінією, відображає неефективний режим лущення, якому характерна низька інтенсивність лущення і нерівномірна обробка поверхні зерен, частина з яких набуває ушкодження кінців або подрібнюється. Ділянки, позначені суцільною лінією, відповідають ефективному режиму лущення. Вказаний режим відрізняється різким підвищенням інтенсивності лущення та рівномірністю обробки поверхні зерен, при цьому їх ушкодження знижуються до не значних величин. Кінцеві точки кривих, відповідають максимально можливим значенням М_вих діапазону ефективного режиму лущення, за яким слідує аварійне заклинювання ротора.

Встановлено, що характер взаємодії зерна з робочою поверхнею абразивного ротора лущильно-шліфувальних машин визначається агломератами шліфувальних зерен, які створюють макрошорсткість абразивної поверхні в результаті самозагострювання, що є основною особливістю роботи шліфувальних кругів при лущенні зерна. Спостереження показали (рис. 3), що при самозагострюванні протягом певного періоду (періоду підвищення працездатності) робочі поверхні щойно правлених кругів поступово набувають макрошорсткість (відрізки АБ), яка досягає максимальних значень і визначається умовами роботи кругів. Вказані зміни супроводжуються підвищенням інтенсивності лущення з досягненням максимальних значень і їх стабільністю впродовж тривалого періоду роботи (відрізки БВ). Період стабільної роботи кругів закінчується періодом зниження працездатності і повною її втратою в результаті зносу, що характеризується зміною початкового профілю робочих поверхонь кругів і зменшенням їх зовнішнього діаметру до критичних значень (відрізки ВГ). Графік 3 характерний шліфувальним кругам поза умовами самозагострювання.

Встановлено, що тривалість визначених вище періодів, ресурс і показники роботи шліфувальних кругів залежать від інтенсивності процесу самозагострювання. Вказані властивості шліфувальних кругів визначаються їх твердістю і зернистістю, а також залежать від марки шліфувального зерна. Кругам меншої твердості і більшої зернистості з марками шліфувального зерна 54С і 64С відповідає більш висока інтенсивність лущення та споживана потужність приводу. Зазначене обумовлено розвиненістю макрошорсткості їх робочої поверхні в результаті самозагострювання та пояснюється нижчою міцністю закріплення шліфувальних зерен. Крім того, шліфувальні зерна марок 54С і 64С твердіші за зерна 14А і 25А, мають більш розвинені і гостріші кінці, тому їх агломерати зберігають високу здатність до різання впродовж тривалих періодів роботи.

В машинах безперервної дії ступінь заповнення робочої зони є оперативно регульованим технологічним параметром, що використовується для встановлення кількісно-якісних показників операції лущення під час виконання виробничих завдань. Встановлено, що збільшення ступеня заповнення робочої зони (рис. 4 і 5) спричиняє підвищення інтенсивності лущення, а також викликає значне зростання питомих втрат енергії Eлп.

Рис.4. Графіки залежностей індексу лущення k від тривалості лущення t:

Марка шліфувального матеріалу кругів 14А F60 СМ1; V_p = 11,0 м/с.
1 – М_вих = 0,25 кг, 2 – M_вих = 0,225 кг, 3 – М_вих = 0,2 кг

Рис.5. Графіки залежностей питомих витрат енергії лущення E_лп від індексу лущення k:

Марка шліфувального матеріалу кругів 14А F60 СМ1; V_p = 11,0 м/с.
1 – М_вих = 0,25 кг, 2 – M_вих = 0,225 кг, 3 – М_вих = 0,2 кг

Енергоємність операцій лущення в машинах з абразивними роторами, окрім ступеня заповнення робочої зони, хоч і в меншій мірі, але залежить від багатьох інших факторів і змінюється в достатньо широких межах. Застосування шліфувальних кругів з високою інтенсивністю самозагострювання, ситових обичайок з підвищеною шорсткістю, а також збільшення окружної швидкості абразивного ротора веде до інтенсифікації операцій лущення і зниження їх енергоємності. Зі збільшенням відстані між абразивним ротором і ситовою обичайкою, а також вологості зерна інтенсивність проведення технологічних операцій лущення знижується, а енергоємність зростає.

Визначено, що при ефективному режимі лущення єдиним значимим чинником, який визначає якісні показники продуктів лущення, є величина індексу лущення k (рис. 6). Вказане пояснюється відсутністю жорсткого контакту робочої поверхні шліфувальних кругів з зернівками, що знаходяться в псевдозрідженому стані в процесі обробки та силою їх взаємодії, що обмежена величиною міжзернового тиску. З огляду на реалізацію технології лущення та якість отримуваних продуктів, забезпечення раціональної інтенсивності лущення і взаємопов’язаного ресурсу експлуатації шліфувальних кругів є достатньою умовою для вибору характеристик їх матеріалу.

Рис.6. Графіки залежностей зольності продуктів лущення z від індексу лущення k:

Марка шліфувального матеріалу кругів 14А F60 СМ1;
V_p = 11,0 м/с; М_вих = 0,25 кг;
1 – зерно; 2 – оболонки.

Рис.7. Графіки залежності ефективності очищення зерна Е від індексу лущення k:

1 – ситова обичайка з отворами 1,3×12 мм;
2 – ситова обичайка з отворами 0 2 мм.
● – смітна домішка; ■ – зернова домішка

Технологічна ефективність очищення зерна від домішок в процесі лущення пропорційна індексу його лущення k. Обробка зерна зі значеннями індексу k більше 2,5 % за ефективністю вилучення смітної домішки і зі значеннями більше 3,5 % за вилучення зернової домішки перевищує максимально можливу ефективність очищення сито-повітряним способом (55 % і 32 %), зокрема і за рахунок виділення домішки, що важко відділяється (рис. 7).

Обробка зерна пшениці із забезпеченням значень індексу лущення більше 3,0 % приводить до різкого зниження життєздатності зерна (рис. 8) і активного розвитку на поверхні його зерен плісеневих грибів в умовах підвищеної вологості.

Попереднє лущення зерна пшениці зі значенням індексу лущення 3 % і більше удвічі підвищує приріст вологості зерна при його зволожуванні в порівнянні із не лущеним зерном (рис. 9).

Рис.8. Графіки залежностей енергії проростання Е_п
від індексу лущення k:

Вихідний зразок 1 – Е_п = 75,0%; 2 – Е_п = 98,0 %.

Рис.9. Графіки залежності приросту вологості зерна ΔW від індексу лущення k:

Тривалість занурення у воду 1 – 10 с; 2 – 20 с; 3 – 30 с.
Вихідний зразок W = 12,9 %

Швидкість поширення вологи в ендосперм лущеного зерна визначається індексом його лущення та у межах k = 3…5 % набуває максимальних величин, що у кілька разів перевищують швидкість поширення вологи в ендосперм не лущеного зерна (рис. 10).

При подрібненні лущеного зерна суттєво покращується добротність проміжних продуктів, збільшується кількість крупної та середньої крупки (табл. 1). Енергоємність подрібнення лущеного зерна в середньому на 30…50 % нижче ніж не лущеного (рис. 11).

Рис.10. Графік зміни склоподібності зерна залежно від тривалості відволожування t:

1 – k = 0 %; 2 – k = 1,5 %; 3 – k = 3,1 %;
4 – k = 5,1 %; 5 – k = 7,4 %; 6 – k = 8,9 %

Рис.11. Графіки залежності питомої енергії подрібнення Еп від індексу лущення k на І драній системі:

1 – загальний добуток 40 %; 2 – загальний добуток 50 %;
3 – загальний добуток 60 %

Таблиця 1. Кількісно-якісні показники продуктів подрібнення зерна на І драній системі (кількість, % / зольність, %)

Аналіз хімічного складу борошна показав що, при розмелі лущеного зерна має місце збільшення кількості надходження до складу борошна алейронового шару. Борошно, вироблене з лущеного зерна (табл. 2) відрізняється покращенням значень показника білості та хлібопекарських властивостей, що підтверджується результатами пробної лабораторної випічки.

Таблиця 2. Показники якості борошна з виходом 70 %, та отриманого з нього хліба

У четвертому розділі «Наукові основи підвищення ефективності сортових хлібопекарських помелів пшениці» розроблено комплексний показник ефективності К, який об’єктивно оцінює процеси виробництва борошна при вирішенні практичних завдань організації і проведення сортових хлібопекарських помелів пшениці:

де:

в_і – вихід і-го продукту, %;

А – показник, який визначає залежність вартості продукту від його білості, грн/(т*ум.од. РЗ-БПЛ);

Б_і – білість і-го продукту, ум.од. РЗ-БПЛ;

В_з – вартість зерна, грн/т.

Аналіз значень комплексного показника ефективності К показав, що економічно доцільні значення загального виходу борошна для більшості помольних партій пшениці вітчизняного походження, які за якістю близькі до базисних кондицій, знаходяться у межах 73…74 %.

Науково-обґрунтовані і розроблені інноваційні методи скорочення структур станів підготовки та розмелу зерна в сортових хлібопекарських помелах пшениці. Застосування лущення, як засобу підготовки зерна до розмелу, дозволяє підвищити ефективність очищення зерна, інтенсифікувати технологічні процеси його ВТО, а також знизити питомий вміст оболонок і міцність зерна, що в подальшому забезпечує підвищення ефективності процесу крупоутворення. Розроблена максимально скорочена структура (табл. 3), що забезпечує ефективність підготовки зерна до розмелу.

Таблиця 3. Технологічні операції максимально скороченої структури підготовки зерна до розмелу

Аналіз максимально скороченої структури вказує на необхідність її розвитку при вирішенні практичних завдань підготовки зерна до розмелу в залежності від наступних напрямів застосування операцій лущення:

• основний засіб підготовки зерна, що забезпечує суттєве скорочення структури стану підготовки, а також створює умови для скорочення структури і зниження енергоємності подальшого розмелу (табл. 4);
• додатковий засіб підготовки зерна, що забезпечує скорочення структури його підетапів, наприклад ВТО (табл. 5);
• додатковий засіб підвищення ефективності підготовки зерна до розмелу, що виключає застосування операцій з дублюючими функціями, або функціями, що втратили доцільність.

Таблиця 4. Технологічні операції структури з використанням лущення, як основного засобу підготовки зерна до розмелу

Таблиця 5. Технологічні операції структури з використанням лущення, як додаткового засобу підготовки зерна на підетапі ВТО

В порівнянні з типовою структурою, що передбачає 17 операцій підготовки зерна до розмелу, використання лущення, як основного засобу такої підготовки, дозволяє скоротити число використовуваних операцій до 10-ти.

Реалізація останнього з вказаних напрямів використання операцій лущення найбільш прийнятна при реконструкції існуючих борошномельних заводів з типовими або близькими до типових структурами підготовки. В такому випадку, наприклад, удосконалена структура може включати операцію лущення всього потоку зерна, або мілкої його фракції, що проводиться після кондиціювання.

Розроблені заходи по інтенсифікації технологічних процесів і скороченню структури етапу розмелу зерна, які передбачають:

• застосування низьких режимів подрібнення лущеного зерна, що дозволяє скоротній кількість систем і довжину вальцьової лінії драного процесу при збільшенні кількості і добротності проміжних продуктів (особливо крупних);
• підвищення ефективності ситовіяльного процесу по збагаченню крупних і середніх крупок, виключення збагачення дрібних крупок і дунстів, що забезпечується підвищеною якістю вказаних продуктів в результаті низьких режимів крупоутворення при подрібнюванні лущеного зерна, а також кількісно-якісними показниками отримуваних потоків борошна при формуванні його сортів;
• підвищення добутку борошна при подрібненні проміжних продуктів з використанням машин дезінтеграторного типу, що дозволяє скоротити кількість систем і довжину вальцьової лінії розмельного процесу.

Виконано аналіз методів математичного моделювання та проектування технологічних процесів розмельного стану сортових хлібопекарських помелів пшениці та обґрунтовано можливість і доцільність їх використання при визначенні кількісних характеристик потоків в скорочених структурах помелів. Перевірено (рис. 12), що для необхідних в практиці проектування інженерних розрахунків потоків скорочених структур помелів лущеного зерна в межах значень загального добутку 30 …70 % можуть бути використані наведені нижче формули.

Кількість сходового продукту Q_cx з і-го сита:

де

• Q – кількість продукту, що надійшло на дану систему, %;
• В – величина добутку, що задається проходом сита, %;
• N_i – лінійний розмір отворів і-го сита, мкм;
• N – лінійний розмір отворів сита, по якому задається величина добутку В, мкм.

Кількість проміжного продукту Q_nc, що отримано проходом сита з лінійними розмірами отворів N_i і сходом з сита з лінійними розмірами створів N_i-1:

Кількість проходового продукту Q_пp з і-го сита:

Для реалізації розроблених інноваційних методів скорочення структур етапів підготовки та розмелу зерна в сортових хлібопекарських помелах пшениці визначені необхідні засоби апаратурного забезпечення а також розроблені основи їх створення та вдосконалення.Кількість проходового продукту Q_пp з і-го сита:

ВИСНОВКИ

1. Розроблено наукові основи підвищення ефективності технології сортових хлібопекарських помелів пшениці.
2. Науково обґрунтовано пріоритетні напрями досліджень, що передбачають використання операції лущення для інтенсифікації технологічних процесів на етапах підготовки і розмелу зерна, скорочення їх структур та створення інноваційних ресурсо- і енергоощадних технологій.
3. Визначено технологічні чинники впливу і розроблено систему заходів керування показниками якості продуктів та величиною енергозатрат при використанні операцій лущення абразивними поверхнями в сортових хлібопекарських помелах пшениці.
4. Встановлено, що технологічний процес лущення зерна забезпечує очищення його від домішок з ефективністю, що пропорційна індексу лущення і при значеннях 2,5 % і 3,5 % вилучення, відповідно, смітної і зернової домішок дорівнює максимально можливій ефективності очищення сито-повітряним способом, тобто 55 % і 32 %, відповідно. При значеннях індексу лущення, що перевищує 5,0 % вилучення домішок набуває 80…90 %.
5. Вперше визначено, що використання технологічної операції лущення, як підготовки зерна до проведення ВТО, змінює кінетику водопоглинання та обумовлює нові технологічні режими зволожування і відволожування, що забезпечують, можливість одноетапного кондиціювання переважної більшості партій пшениці вітчизняного походження з приростом вологості до 6,0 % і зменшенням тривалості відволожування на 25 %. Різке зниження життєздатності зерна в результаті лущення обумовлює доцільне значення індексу лущення зерна при підготовці до ВТО, що не перевищує 3,0 %.
6. Доведено, що подрібнення лущеного зерна характеризується підвищенням добротності отримуваних круподунстових продуктів, що пропорційне величині індексу лущення та збільшенням кількості крупної і середньої крупок в 1,1…1,25 рази за рахунок мілких продуктів. Енергоємність подрібнення лущеного зерна в середньому на 30…50 % нижче, ніж не лущеного.
7. Вперше розроблено комплексний показник техніко-економічної ефективності, що об’єктивно оцінює процеси виробництва борошна при проведенні сортових хлібопекарських помелів пшениці. Аналіз його значень показав, що економічна доцільність загального виходу борошна для більшості помельних партій пшениці вітчизняного походження не перевищує 73…74 %.
8. Вперше розроблені наукові основи і практичні методи інноваційної технології переробки зерна. Застосування лущення, як основного засобу підготовки зерна до розмелу, в порівнянні з типовою технологією, дозволяє скоротити структуру підготовки на 7…9 операцій. Кількісно-якісні показники круподунстових продуктів, утворених при подрібненні лущеного зерна, обумовлюють відповідну зміну структури розмельного етапу, що також характеризується суттєвим скороченням.

9. Розроблені інноваційні структури розмельного стану передбачають:

   • скорочення кількості драних систем борошномельних заводів малої продуктивності з 3-х до 2-х, а середньої і великої продуктивності з 4-х або 5-ти до 3-х, які реалізують низькі режими подрібнення лущеного зерна;
   • виключення з технології збагачення шліфувальних процесів та ситовіяльної обробки дрібних крупок і дунстів;
   • скорочення кількості розмельних систем борошномельних заводів малої продуктивності з 3-х до 2-х, а середньої і великої продуктивності з 6…12-ти до 4-х з широким застосуванням машин дезінтеграторного типу для збільшення добутку борошна;
   • комплексне і диференційоване використання технологічних процесів подрібнення і просіювання в системах вимелу оболонкових продуктів за структурою: вальцьовий верстат – дисмембратор – вимелююча машина – розсів і дисмембратор – розсів.

   Розроблено, запроваджено у серійне виробництво та використовується для реалізації інноваційних технологій сортових хлібопекарських помелів пшениці наступне технологічне обладнання: оббивально-лущильні машини тину МАО, лущильно-шліфувальні машини конструкції «Каскад», підігрівачі зерна типу ПЗ, дисмембратор ЕСМ-1,5, ситові сепаратори типу ЛУЧ ЗСО. Новизна зазначених розробок підтверджена п’ятьма патентами України з яких два с винаходами, а три – корисними моделями.

10. Запропоновано повий принцип комплексного модульного проектування борошномельних заводів різної продуктивності. З використанням запропонованих універсальних технологічних модулів розроблено технологічні схеми борошномельних заводів продуктивністю 30, 60, 120, 180 та 240 т/добу. Для практичного використання при проведені реконструкцій за найбільш актуальними в промисловості напрямами розроблені технологічні схеми борошномельних заводів на комплектному обладнанні.

    Запропоновані інноваційні технології впроваджені в промисловість і підтверджують економічну доцільність їх використання при вирішення задач створення нових борошномельних заводів, або реконструкції тих, що вже існують. На створення таких виробництв необхідно в середньому в 1,3…1,7 рази менше устаткування і, відповідно, коштів на його придбання, а при експлуатації витрати електроенергії та повітря на переробку зерна знижуються в 1,05…1,08 та 1,4…2,0 рази, відповідно.

11. Результати роботи впроваджено на борошномельних заводах сортового помелу пшениці ТОВ «Агрофірма Хлібна Нива», АП «Протос» ТОВ, ТОВ «База МТЗ АПК», ТОВ «Деражня-Млин», ТОВ «Баришівказернопродукт», С1ІК «Новобатайская» (Росія) тощо.
12. Розрахунковий економічний ефект від впровадження розроблених помелів пшениці складає на борошномельних заводах продуктивністю: 30 т/добу – 274 тис. грн./рік; 60 т/добу – 1 775 тис. грн./рік; 120 т/добу – 2 653 тис. грн./рік; 240 т/добу, а також реконструйованих заводах на комплектному обладнанні 250 т/добу – 3 442 тис. грн./рік.

Список наукових праць, опублікованих за темою дисертації

• Верещинский А. П. Новые машины для высокоэффективной обработки поверхности зерна [Текст] /А.П. Верещинский //Хранение и переработка зерна. – 2002,– №5.–С.47-50.
• Верещинский А. П. Пути повышения показателей работы мельниц малой производительности [Текст] / А.П. Верещинский, А.В. Крошко // Хранение и переработка зерна. – 2004. – №2. – С.39-40.
• Верещинский А. П. Машина для обработки поверхности зерна на мельницах [Текст] / А.П. Верещинский // Хранение и переработка зерна. – 2005. – №4. – С.46-47.
• Верещинский А. П. Шелушение пшеницы в технологии сортовых помолов [Текст] / А.П. Верещинский // Хранение и переработка зерна. – 2008. – №9. – C.52-55.
• Верещинский А. П. Сито-воздушный сепаратор «ЛУЧ ЗСО» – лучшее решение в технике очистки зерна [Текст] / А.П. Верещинский // Хранение и переработка зерна. – 2009. – №1. – С.34-36.
• Дмитрук Є. А. Скорочений технологічний процес виробництв борошна [Текст] / Є. А. Дмитрук, В.Б. Ільчук, О.П. Верещинський, О. А. Чорний, Є.I. Харченко // Хранение и переработка зерна. – 2009. – №2. – С.53-54.
• Верещинський О.П. Техніко-економічна оцінка ефективності сортових помелів пшениці [Текст] / О.П. Верещинський // Хранение и переработка зерна. – 2009. – №9. – С.34-35.
• Верещинський О.П. Практичне використання критерію техніко-економічної оцінки ефективності сортових помелів пшениці [Текст] / О.П. Верещинський // Хранение и переработка зерна. – 2009. – №10. – С.42-43.
• Верещинский А.П. Подготовка зерна шелушением на мельницах сортовых помолов пшеницы [Текст] / А. П. Верещинский // Хранение и переработка зерна. – 2009. – №11. – C.34-35.
• Верещинский А.П. Основные организационно-технические подходы к созданию успешных производств по переработке зерна [Текст] / А.П. Верещинский // Хранение и переработка зерна. – 2010. – № 12. – С.25-27.
• Верещинський, О.П. Чи доцільно вилучати мілке зерно при проведенні сортових помелів пшениці [Текст] / О.П. Верещинський // Хранение и переработка зерна. – 2011. – №6. – С.37-38.
• Дмитрук Є. А. Дослідження технологічної ефективності обладнання борошномельного заводу за скороченою схемою помелу [Текст] / Є. А. Дмитрук, Є.I. Харченко, О. А. Чорний, О.П. Верещинський // Хранение и переработка зерна. – 2011. – №10. – С.52-53.
• Верещинский А.П. Свойства и особенности взаимодействия шлифовальных кругов с зерном в процессе шелушения [Текст] / А.П. Верещинский // Хранение и переработка зерна. – 2011. – №11. – С.62-65.
• Верещинский, А.П. Энергоемкость шелушения пшеницы при подготовке к помолам [Текст] / А.П. Верещинский // Хранение и переработка зерна. – 2012. – №1. – С.37-39.
• Верещинский А.П. Шелушение, как способ интенсификации воднотепловой обработки в сортовых помолах пшеницы [Текст] / А.П. Верещинский, Н.С. Музыка // Хранение и переработка зерна. – 2012. – №6. – С.38- 40.
• Верещинский А.П. Очистка зерна от примесей в процессе шелушения при сортовых помолах пшеницы [Текст] / А.П. Верещинский, А.В. Шевченко // Хранение и переработка зерна. – 2012. – №7. – С.36-37.
• Верещинский А.П. Эффективность шелушильно-шлифовальных машин «Каскад» при подготовке зерна пшеницы в сортовых помолах [Текст] / А.П. Верещинский // Хлебопродукты. – 2012. – №11. – С.40-41.
• Верещинский А.П. Закономерности измельчения шелушенного зерна пшеницы [Текст] / А.П.Верещинский // Хлебопродукты. – 2012. – №12. – С.38-39.
• Верещинський О.П. Впровадження інноваційних технологій у сортові хлібопекарські помели пшениці [Текст] / О.П. Верещинський, В.Б. Ільчук // Хранение и переработка зерна. – 2013. – №5. – С.39-41.
• Верещинский А.П. Крупообразование при размоле шелушенного зерна [Текст] /А.П. Верещинский//Хлебопродукты. –2013. –№6. –С.40-41.
• Верещинський О.П. Інтенсифікація холодного методу водотеплової обробки та комплексне підвищення ефективності підготовки зерна при сортових хлібопекарських помелах пшениці (Текст] / О.П. Верещинський, М.С. Музика, О.В. Шевченко//Зернові продукти і комбікорми. –2013. –№6. – С.6-8.
• Дмитрук Є. Нинішня ситуація в борошномельній галузі потребує швидкого реформування її нормативної бази. Чому? (Текст] / Є. Дмитрук, Т. Містулова, О. Верещинський // Зерно і хліб. – 2013. – №3. – С.55-56.
• Верещинський О.П. Хімічний склад та хлібопекарські властивості борошна, виробленого з лущеного зерна [Текст] / О.П. Верещинський // Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. Петра Василенка «Сучасні напрямки технології та механізації процесів переробних і харчових виробництв». – 2013. – Вип. 140. – С. 163-167.
• Дмитрук Є. Підвищення ефективності розмельних систем в сортових хлібопекарських помелах пшениці [Текст] / Є. Дмитрук, О. Верещинський, Є. Харченко//Ukrainian food journal. –2013. –№3. –С. 163-168.
• Пат. № 97616 Україна, В02В 3/02 (2006.01). Лущильно-шліфувальна машина [Текст] / О.П. Верещинський; патентовласник Верещинський О.П.. – №а2011 08034, заявл. 25.06.2011; опубл. 27.02.2012; Бюл. №4. – 4с.
• Пат. № 100205 Україна, A01F 12/44 (2006.01). Ситовий сепаратор [Текст] / О.П. Верещинський ; патентовласник Верещинський О.П.. – №а2011 12751; заявл. 31.10.2011; опубл. 26.11.2012; Бюл. №22. – 4с.
• 27. Пат. № 64133 Україна, В02В 1/02 (2006.01). Спосіб підготовки зерна до сортового помелу [Текст] / О.П. Верещинський; патентовласник Верещинський О.П. – №u 2011 05221; заявл. 26.04.2011; опубл. 25.10.2011; Бюл. №20. – 4с.
• Пат. № 68550 Україна, В02В 1/04 (2006.01). Спосіб холодного кондиціювання пшениці [Текст] / О.П. Верещинський; патентовласник Верещинський О.П.–№u 2011 11984; заявл. 12.10.2011; опубл. 26.03.2012; Бюл. №6. – 4с.
• Пат. № 65223 Україна, В02В 3/00 (2011.01). Оббивально-лущильна машина [Текст] / О.П. Верещинський; патентовласник Верещинський О.П. – №u 2011 06629 заявл. 27.05.2011; опубл. 25.11.2011; Бюл. №22. – 4с.
• 30. Жур О.О. Дослідження технологічної ефективності обладнання борошномельного заводу зі скороченою схемою помелу [Текст] / О.О. Жур, Є.А. Дмитрук, О.П. Верещинський // Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у XXI столітті: 77 міжнар. наук. конф. молодих вчених, аспіратів і студентів, 11-12 квітня 2011р.: тези доп. – К.: НУХТ. – 2011. – С.87.
• Верещинский А.П. Совершенствование мельничных производств с использованием нового технологического оборудования [Текст] / А.П. Верещинский // Прогресивна техніка та технології харчових виробництв, ресторанного та готельного господарств і торгівлі. Економічна стратегія і перспективи розвитку сфери торгівлі та послуг: міжнарод. наук.-практ. конф., 18 жовтня 2012р.: тези дон. – ч. 1. – X.: ХДУХТ. -2012. – С.311-312.
• Верещинский А.П. Повышение уровня продовольственного использования зерна пшеницы при выработке сортовой хлебопекарной муки [Текст] / А.П. Верещинский // Інноваційні технології в харчовій промисловості та ресторанному господарстві: міжнарод. наук.-практ. інтернет-конф., 14-16 листопада 2012р.: тези доп. – X.: ХДУХТ. – 2012. – С. 149-150.
• Верещинський О.П. Режими лущення зерна пшениці [Текст] / О.П. Верещинський, Є.А. Дмитрук // Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у XXI столітті: 79 міжнар. наук. конф. молодих вчених, аспіратів і студентів, 15-16 квітня 2013р.: тези доп. – К.: ІІУХТ. – 2013. – С.243.

Особистий внесок автора:

  1) керівництво і участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації (поз. 2-5, 7-11, 15-16, 21-23);
2) участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації (поз. 1, 6, 12-14, 17-20, 24-33).

АНОТАЦІЯ

Верещинський О.П. Наукові основи і практика підвищення ефективності сортових хлібопекарських помелів пшениці: – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.18.02 – Технологія зернових, бобових, круп’яних продуктів і комбікормів, олійних і луб’яних культур – Національний університет харчових технологій Міністерства освіти і науки України, Київ, 2013.

Обґрунтовано необхідність, розроблено наукові основи, методи і засоби підвищення ефективності сортових хлібопекарських помелів пшениці, що передбачають інтенсифікацію технологічних процесів і скорочення структур помелів з використанням операцій лущення зерна в спеціально створених оббивально-лущильній та лущильно-шліфувальній машинах, а також подрібнення проміжних продуктів в машинах дезінтеграторного типу.

Створені універсальні типові технологічні модулі без збагачення і з ситовіяльним збагаченням проміжних продуктів, як основа для проектування борошномельних заводів різної продуктивності. Розроблені технологічні схеми новостворюваних борошномельних заводів продуктивністю 30, 60, 120, 180, 240 т/добу та існуючих заводів продуктивністю 250 т/добу на комплектному устаткуванні для їх реконструкції за найбільш актуальними в промисловості напрямками.

В порівнянні з традиційними технологіями економічна ефективність інноваційних технологій за усередненими показниками забезпечується збільшенням виходу борошна вищого сорту на 10…20 % при двосортних і трисортних помелах, надійною реалізацією односортних помелів з виходом вищого сорту на борошномельних заводах різної продуктивності, та збільшенні загального виходу борошна на 1…2 % на борошномельних заводах малої продуктивності. На створення зазначених виробництв необхідно в середньому в 1,3…1,7 рази менше устаткування і, відповідно, капіталу на його придбання, а при експлуатації втрати електроенергії та повітря на переробку зерна знижуються в 1,05…1,08 та 1,4…2,0 рази, відповідно.

Використання запропонованих даною роботою технологій гарантовано забезпечує виробництво пшеничного хлібопекарського сортового борошна, яке за якістю задовольняє вимоги діючих норм.

Ключові слова: помел зерна, лущення, подрібнення, інтенсифікація, ефективність, скорочення структури, технологічна схема, режим.

АННОТАЦИЯ

Верещинский А.П. Научные основы и практика повышения эффективности сортовых хлебопекарных помолов пшеницы: – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.18.02 – Технология зерновых, бобовых, крупяных продуктов и комбикормов, масличных и лубяных культур – Национальный университет пищевых технологий Министерства образования и науки Украины, Киев, 2013.

Обосновано необходимость, разработано научные основы, методы и средства повышения эффективности сортовых хлебопекарских помолов пшеницы, которые предполагают интенсификацию технологических процессов и сокращение структур помолов с использованием операций шелушения зерна в специально созданных обоечно-шелушильной и шелушильно-шлифовальной машинах, а также измельчение промежуточных продуктов в машинах дезинтеграторного типа.

Технологический процесс шелушения обеспечивает очистку зерна от примесей с эффективностью, пропорциональной индексу шелушения и при его значениях более 2,5 % и 3,5 %, эффективность очистки шелушением превышает эффективность очистки сито-воздушным способом от сорной и зерновой примеси, соответственно. Шелушение зерна существенным образом повышает его водопоглотительную способность и скорость проникновения влаги в эндосперм. Измельчение шелушенного зерна характеризуется повышением добротности получаемых крупо-дунстовых продуктов и увеличением выхода крупных и средних крупок, а также снижением энергоемкости измельчения на 30…50 %.

Мука, выработанная из шелушенного зерна, характеризуется повышенными хлебопекарными свойствами, а также увеличенным содержанием алейронового слоя, который для муки высоких сортов является природным обогатителем.

Предложен новый принцип комплексного модульною проектирования мукомольных заводов разной производительности, а также разработаны универсальные типовые модули без обогащения и с ситовеечным обогащением промежуточных продуктов как база для его реализации. Разработаны технологические схемы вновь создаваемых мукомольных заводов производительностью 30, 60, 120, 180, 240 т/сут., а также действующих заводов на комплектном оборудовании для их реконструкции по наиболее актуальным в промышленности направленьям.

По сравнению с традиционными технологиями, экономическая эффективность инновационных технологий но усредненным показателям обеспечивается увеличением выхода муки высшего сорта на 10…20 % при многосортных помолах, надежной реализацией односортных помолов с выходом муки высшею сорта на мукомольных заводах разной производительности и увеличением общего выхода муки на 1…2 % на мукомольных заводах малой производительности. На создание указанных производств необходимо в среднем в 1,3…1,7 раза меньше оборудования и, соответственно, капитала на его приобретение, а при эксплуатации расходы электроэнергии и воздуха на переработку зерна снижаются в 1,05…1,08 раза, соответственно.

Использование предложенных данной работой технологий гарантированно обеспечивает производство пшеничной хлебопекарной сортовой муки, которая по качеству удовлетворяет требования действующих норм.

Ключевые слова: помол зерна, шелушение, измельчение, интенсификация, эффективность, сокращение структуры, технологическая схема, режим.

Вирощування та збір зернових культур – трудомісткий і витратний процес. Щоб вкладення себе виправдали, зібраний урожай необхідно правильно зберігати. Для цього використовуються спеціально обладнані зерносховища, в яких є системи вентиляції й адекватний мікроклімат. Одним з популярних видів приміщень для утримання культур є силоси з плоским днищем.

Особливості силосів з плоским днищем

Силос є циліндричною ємністю, яка виготовлена з металу. Її діаметр – 4,5-31,5 метра. Незважаючи на значні розміри, контейнер досить легкий. Для його установлення не потрібно використання кранів і цілком достатньо промислових підйомників.

Силоси з плоским днищем встановлюються на спеціально підготовлений фундамент. Стіни таких конструкцій виробляються з рельєфних листів оцинкованої сталі товщиною 350-450 г/м2. Цей матеріал може прослужити не один десяток років, повністю захищений від корозії та стійкий до механічних пошкоджень. Дно силосу – велика плоска плита, всередині якої розташовані канали для аерації, а також канал або галерея розвантажувального шнека.

Щоб забезпечити максимальну жорсткість силосу, корпус зміцнюється вертикальними стійками. Захист зерна досягається за рахунок повної герметизації за допомогою гумових прокладок, що встановлюються у стиках листів.

У повністю безповітряному просторі зерно довго не пролежить. Для адекватного повітрообміну у верхній частині конструкції монтують потужний вентилятор. Він дозволяють підтримувати необхідний рівень вологості і застерігати продукт від псування.

Також необхідно організувати систему пошарового контролю температури. Вона допоможе у додатковому моніторингу умов зберігання і визначить не лише зони підвищеної температури, але і наявність місць, забруднених комахами. Це знизить витрати на додаткову перевалку зерна і збільшить кількість збереженого продукту.

Для транспортування зернових застосовується елеваторне обладнання (як готові комплексні рішення, так і спеціалізовані лінії, виготовлені за індивідуальними проектами).

Від якості кожного елемента зерносховища залежить результат роботи всієї системи, а значить, і сума кінцевого доходу. Тому монтаж обладнання з переробки зерна і його обслуговування – важливі етапи технологічного процесу. Довіряти подібні процедури слід виключно перевіреним компаніям з хорошою репутацією, наприклад, ОЛИС.

Переваги та недоліки силосів з плоским днищем

До основних переваг конструкцій відносять:

• велику ємність для зберігання;
• здатність витримувати несприятливі фактори навколишнього середовища (сильний дощ, вітер, сніг);
• можливість установлення додаткового обладнання для полегшення процесу зберігання, транспортування і переробки зерна;
• наявність достатньої кількості люків для простого обслуговування і ремонту приміщення;
• надійний захист зерна як від цвілі, так і від різних шкідників;
• використання сучасних екологічних матеріалів;
• компактний розмір сховища;
• низьку вартість;
• тривалий термін служби – до 20 років

Силоси практично позбавлені недоліків, а тому є оптимальним рішенням для застосування на промислових об’єктах.

Особливості використання конструкцій

Щоб під час тривалого зберігання зернових культур всередині силосу не виникло неприємностей, необхідно дотримуватися ряду певних правил. Перш за все слід приділити увагу попередній обробці продукту. Так, обладнання для сушіння перед зберіганням дозволить уникнути втрати смакових якостей культур, а також зниження схожості.

Як правило, використовуються вертикальні зерносушарки, що дозволяють добитися оптимальної вологості зерна і правильного температурного режиму. Підготовлений таким чином продукт не зіпсується, в ньому не заведуться шкідники.

Сам силос треба регулярно оглядати. Наявність іржі, деформації, утрати болтових з’єднань – вагомі приводи до запуску екстреного ремонту устаткування. Потрібно регулярне прочищення вентиляційних систем, які час від часу можуть забиватися зерновим пилом та іншими відходами. Важливим також є стан фундаменту. Якщо на ньому почали з’являтися тріщини або зазор між силосом і фундаментальної плитою збільшився, є привід задуматися про повну заміну споруди.

Враховуйте ризик перевантажень. Зерно у сховище повинне засипатися строго по центру. У тому випадку, якщо буде задіяна якась одна сторона, стіна може не витримати тиску, що утворився, і вийти з ладу раніше строку. Це спричинить додаткові витрати. Тому краще один раз витратитися на якісний проект і монтаж усіх необхідних систем, ніж періодично викликати ремонтну бригаду.

За додатковою інформацією та консультацією звертайтесь за номером:

☎ +38 (067) 822-85-58.

Обробка зернових культур нерідко призводить до травмування насіння. Непомітне на перший погляд, воно може спровокувати зниження схожості та подальше псування за рахунок розмноження мікроорганізмів. Як наслідок, будуть погіршуватися показники майбутнього врожаю. Тому вкрай важливо уважно відбирати зерна на кожному етапі обробки і проводити ряд заходів, що дозволяють знизити ризик утрати.

Чому травмується зерно?

Існує безліч факторів, у зв’язку з якими зернові культури отримують травми. Найчастіше процес руйнування пов’язують з:

• режимами роботи зернозбиральних і зернопереробних машин;
• фізичними та біологічними властивостями самого зерна (розміром, щільністю, формою);
• станом врожаю при збиранні (показниками вологості, температури навколишнього середовища, стиглістю і т. п.).

Занадто агресивна дія на насіння усіх механізмів лінії призводить до руйнування оболонки, деформації або появи мікротравм зародка. Вважається, що надто сухі або вологі зерна пошкоджуються більше, ніж ті, у яких даний показник збалансований. Має значення і розмір. Ще один фактор, що впливає – особливості культури. Так, статистично доведено, що максимально схильна до травматизму кукурудза, на другому місці пшениця, далі йде жито.

Серйозно пошкодити врожай також можна, коли порушується транспортування зерна. Зернові норії, шнекові, скребкові транспортери і інша спеціалізована техніка повинні бути високої якості, щоб забезпечувати оптимальну швидкість і необхідний кут подачі.

На щастя, травмоване насіння у більшості випадків не потребує утилізації. Воно придатне для подальшої переробки і вживання в їжу. А ось для подальшого садіння пошкоджені зерна використовувати категорично не можна. Щоб не допустити браковане насіння до посівних робіт, потрібний жорсткий контроль якості зерна на кожному етапі збирання і зберігання.

Застосування лабораторних млинів, сушильних шаф та універсальних дільників дозволяє відібрати максимально якісну партію і знизити ризики загибелі цілих плантацій.

До чого призводять травми зерна?

Усі травми, що одержує насіння, можна розділити на кілька класів, кожен з яких призводить до певних наслідків:

• значне пошкодження зародка – до зниження ступеня схожості або повній відсутності сходів;
• травми від шкідників – до поразки зародкової оболонки і неможливості проростати, як наслідок, без врожаю можуть залишитися цілі поля;
• часткове пошкодження оболонки зародка – до збільшення ризику захворювань;
• ушкодження насіннєвого чехлика – до уповільнення зростання культур;
• мікротравми ендосперму – до зниження якості насіння і зростання ризиків інфікування мікроорганізмами на етапі зберігання.

Основна небезпека полягає у виникненні мікропошкоджень. Такі зерна неможливо відрізнити візуально. Їх цілісна оболонка не порушена або пошкоджена незначно. Проте, частина насіння, що відповідальна за проростання, може бути повністю знищена.

На сьогоднішній день існує ряд технологій, які дозволяють визначити цілісність зерен. Серед поширених методів – фарбування контрастною речовиною, рентгенографія і проведення різних лабораторних проб. Якщо у партії зерна попадається великий відсоток травмованого насіння, її відсівають.

Втім, незважаючи на ретельний первинний контроль, ризик того, що травмований урожай опиниться на складах, а після на полях, надзвичайно високий. У зв’язку з цим оцінка якості зерна повинна проводитися регулярно. Часткові пошкодження оболонки при мінімальних відхиленнях від технології зберігання можуть привести до більш серйозних пошкоджень. Також існує певний відсоток насіння, яке при первинному огляді є ризик пропустити.

З огляду на викладені вище чинники, навіть після поміщення врожаю у спеціалізоване сховище потрібно проводити періодичні перевірки. Надійними помічниками у цьому процесі стануть пробовідбірники, що дозволяють відібрати зерно на різній глибині.

Як уникнути травмування зерна?

На жаль, повністю уникнути травмування зерна неможливо. Такий варіант був би імовірний у разі повної відміни автоматизації процесу із заміною на ручне збирання і сортування. Промислові обсяги цього не дозволять, тому кожне виробництво має прийняти максимум заходів, щоб знизити травматизм насіння. Ефективними методами вважаються скорочення ланцюжка руху культури від моменту збирання до моменту поміщення у сховище, вибір оптимальної швидкості роботи техніки і установлення щадного режиму.

Також допоможе етап фракціонування сортувальними решітками. В ході даного процесу відсіваються 9,5% біологічно неповноцінних зерен, 50% подрібнених зернівок, 37,5% зерна у плівці і 78,3% засмічувань. Такий захід допоможе відмовитися мінімум від одного сепаратора. А чим менше техніки задіяне, тим менше пошкоджень отримує культура.

Крім того, на інтенсивність травмування можуть впливати форма і спосіб кріплення ковша елеваторів, швидкість просування по лінії, ступінь заповнення ємностей. Зниження швидкості і використання тихохідних конструкцій дозволять зменшити ступінь відсіву на 15-20% за рахунок зниження обсягів зворотного висипу.

За додатковою інформацією та консультацією звертайтесь за номером:

☎ +38 (067) 822-85-58.

Витяжна шафа – це спеціальні мебель меблі для роботи з токсичними речовинами у лабораторії. Устаткування використовується для проведення дослідів, аналізів і досліджень. Підходить для промислових підприємств, навчальних закладів, окремих лабораторій. Його особливість полягає у наявності витяжки, яка поглинає небезпечні летючі речовини. Завдяки цьому забезпечується безпечна робота і точні результати.

Типи витяжних шаф

Лабораторні шафи з вентиляцією можуть відрізнятися за конструкцією, габаритами, матеріалами. Стандартний варіант складається з таких частин:

• робоча камера;
• витягальний купол;
• тумба.

У робочій камері є стільниця для проведення аналізів, може бути підведена вода, газ або електрика. Є рухлива двері, виготовлені з прозорих матеріалів. Нагорі купола розташована витяжка, яка усуває з камери повітряні маси з частинками токсичних речовин. Тумба може використовуватися для зберігання необхідних для досліджень матеріалів, інструментів.

Різновиди меблів

Щоб вибрати відповідні меблі ля лабораторії, потрібно ознайомитися з основними різновидами шаф:

• загальнолабораторні;
• сушильні;
• спеціалізовані.

Загальнолабораторні шафи з вентилятором і системою витяжок підходять для навчальних закладів, медичних установ і промислових підприємств. Вони оснащені освітленням і розетками, зроблені зі стійких матеріалів. Є функція автоматичного вимкнення, яка гарантує безпеку в екстрених випадках. Сушильні шафи використовуються для видалення вологи, просушування обладнання, а також для обробки обладнання та проведення лабораторних дослідів.

Спеціалізовані шафи вибрати важче, оскільки вони відрізняються більш складною конструкцією і додатковими функціями. Вони призначені для роботи з легкозаймистими речовинами, кислотами, нафтопродуктами. Покриття робочої зони виготовляється зі стійких до агресивного впливу матеріалів. Для нагріву речовин у спеціальній газовому середовищі використовується муфельна піч. Популярністю користуються моделі з вбудованою піччю, які дозволяють заощадити простір і час.

У промислових лабораторіях часто застосовуються титрувальні конструкції на два робочих місця. Вони оснащені захисними перегородками із загартованого скла і декількома витяжними зонами, які очищають повітря. Використовуються вакуумні насоси, є подача води, освітлення. Робоча поверхня виготовляється з суцільної керамічної плити або нержавіючої сталі.

Хімічний шафа на одне робоче місце – оптимальний варіант для випарювання кислот і роботи з нафтопродуктами. У її виробництві використовується суцільний поліпропілен, який стійкий до агресивного впливу. Найбільш популярні матеріали для виробництва витяжних шаф – керамограніт, скло, меламін, нержавіюча сталь, склопластик.

Контроль повітряного потоку витяжних шаф

Повітряний потік витяжної шафи регулює спеціальний контролер, який виконує такі функції:

• забезпечує автоматичний і ручний режим вентиляції, відображення швидкості потоку;
• оповіщає про порушення режиму за допомогою звукового сигналу;
• сигналізує про перегрів повітря у робочій зоні, а також про спалахнення обладнання;
• дозволяє вмикати і вимикати світло, живлення розеток із загальною панелі управління.

Використання контролера підвищує ефективність повітрообміну і ергономічність обладнання. Для його роботи потрібна мінімальна участь людини, більшість процесів відбуваються автоматично. Датчики контролера реагують на всі зміни, які відбуваються у роботі шафи, і оперативно про них повідомляють.

Як вибрати витяжну шафу?

При виборі лабораторних меблів враховують декілька чинників:

• міцність і стійкість;
• речовини, які будуть використовуватися;
• інтенсивність роботи.

Для невеликих лабораторій підійде астільна витяжна шафа. Вона відрізняється компактними габаритами і невеликою площею робочої поверхні. Устаткування виконує ті ж функції, що і габаритні лабораторні меблі. Шафа без тумби не вимагає додаткового місця для установлення, її можна встановити на наявну вільну поверхню столу.

Для промислових підприємств більш підходящим варіантом будуть спеціалізовані шафи з вбудованими муфельними печами. Такі моделі облицьовуються керамогранітом, який витримує високі температури. Вони підходять для роботи з будь-якими агресивними речовинами.

У стандартних лабораторіях доречно використовувати металеві шафи та поліпропіленові конструкції з порошковим пофарбуванням. Вони вогнестійкі, підходять для роботи з кислотами і нафтопродуктами. Додатковий купол зі склопластику стане надійним захистом при роботі з концентрованими кислотами і лугами.

Для навчальних закладів вигідним варіантом стануть моделі з прозорою задньою стінкою. Вони дозволяють зручно і безпечно демонструвати досліди, які відбуваються у робочій зоні.

Надійні і зручні лабораторні меблі сприяють і успішному проведенню робіт, і безпеці персоналу. Вибирайте якісне обладнання, яке позбавить від зайвих турбот і ризику при проведенні досліджень.

За додатковою інформацією та консультацією звертайтесь за номером: ☎ +38 (067) 822-85-58.

Портативний зерновий вимірювач – це цифровий вимірювальний прилад для визначення вологості зерна. Використовується при зборі врожаю, а також e період просушування, зберігання, транспортування і переробки. Експрес-аналізатори незамінні при роботі e польових умовах, коли немає часу і можливості скористатися сушильною шафою та іншою технікою.

Постійний контроль вологості необхідний для того, щоб якість зерна і його ціна залишалися на високому рівні. Вибрати відповідну техніку можна з урахуванням її різновидів і технічних характеристик.

Які бувають вологоміри?

Портативний вологомір зерна за принципом роботи може бути кондуктометричним і діелектричним. Точність показників знаходиться приблизно на одному рівні, тому більш важливим параметром при виборі вимірника вважається його конструкція.

Прилад може бути:

• занурювальним;
• засипним.

Результат аналізу і похибка e показаннях багато в чому залежать від типу заповнення ємності.

За типом заповнення вимірювальної камери пристрої діляться на три типи:

• з підпружиненою ущільнювальної кришкою;
• з подрібненням зерна;
• з вільним падінням зерна.

Різні типи ємностей повинні забезпечити стабільну щільність зерна, що засипають, і точний результат, закономірність між аналізами. Прилади з подрібненням зерна і з ущільненої кришкою теж дають точні показники. Похибка може складати до 0,5%. Найбільш точний результат дає прилад з вільним падінням, в якому використовується додатковий мірний стакан. Такий вимірювач вологості допускає похибку до 0,3%.

У мірному стакані знаходиться конусний електрод, на який слід сипати зерно. При падінні з однієї і тієї ж висоти показники щільності між вимірами повторюються, тому цифри на шкалі виявляються максимально точними.

Найнадійніший зерновий аналізатор вологості — е пристрій з вбудованими тензовагами. Воно відрізняється більш високою вартістю і великою кількістю шкал. Перед початком використання потрібно внести у пам’ять приладу показники, які дасть лабораторна сушильна шафа. За замовчуванням можуть використовуватися стандартні середні показники. Мікропроцесорні схеми допомагають визначити також натуру зерна та його щільність після засипання.

Технічні особливості вологомірів

Крім принципу роботи і конструкції, вологоміри можуть відрізнятися за сервісними можливостями, додатковим функціям і об’єму камери. Продуктивне і якісне вимірювання вологості можуть забезпечити прилади різних виробників. Перевагою для такої техніки завжди буде:

• наявність тензоваг;
• автоматична стабілізація температури;
• можливість калібрування шкали;
• розширена кількість шкал;
• експрес-режим.

Якісний сучасний вологомір дозволяє завантажити з інтернету потрібні шаблони роботи і налаштувати обладнання під індивідуальні потреби. При цьому у пам’яті приладу зберігаються потрібні налаштування, їх можна використовувати при наступному вимірюванні. Велика кількість шкал і наявність тензоваг говорить про високий клас і якості техніки. Все це зводить похибку до мінімуму і робить визначення вологості зерна точним і швидким.

Як вибрати вологомір?

При виборі експрес-вимірювача враховують його вартість, наявність тензоваг і можливість підладити шкалу. Дорогі вологоміри іноземного виробництва гарантують чіткий контроль вологості, тому у результатах вимірювань можна не сумніватися. Різниця у ціні між приладами зарубіжного і вітчизняного виробництва стає все менш помітною, завдяки чому вибір стає ширше.

Критерії вибору

Найбільш точно виміряти вологість допомагають вологоміри з тензовагами. Такі пристрої відрізняються більш високою ціною і забезпечують мінімальну похибку. Коригування на натуру зерна відбувається автоматично. Якщо ж техніка тензовагами не оснащена, то важливо, щоб була можливість скорегувати шкалу. У такому випадку можна задати необхідні параметри і домогтися високого результату. Чим більше виставлені параметри відповідають реальності, тим чіткішими і точними будуть показники.

Для комфортної роботи прилади оснащують дисплеями, на яких відображаються всі дані. Управління та коригування параметрів здійснюються за допомогою кнопок. Великий дисплей і зручне розташування кнопок теж можуть вплинути на вибір техніки.

Сучасні вологоміри можуть служити роками, не потребуючи ремонту та заміни. Проте за станом деталей потрібно ретельно стежити – механічні пошкодження можуть негативно позначитися на результатах вимірювань. У вологомірах з ущільнювальними кришками з ладу можуть вийти пружини ущільнювача. Різьба і пружини зношуються, потрібно регулярна заміна цих частин. Наявність і доступність витратних деталей – ще один важливий пункт при виборі.

На стінках вимірювальної камери може залишатися волога, яка з часом псує ємність і призводить до перекручення результатів. Перед використанням стінки камери краще протерти і висушити – це допоможе уникнути перекручень. Якщо ж похибка при вимірюваннях досягла 1% і більше, то вологоміру потрібен серйозний ремонт або повна його заміна.

За додатковою інформацією та консультацією звертайтесь за номером:

☎ +38 (067) 822-85-58.

Верещинський О.П. – к.т.н., (Генеральний директор ТОВ «ОЛИС», м. Одеса)

Розглянуто питання підвищення ефективності сортових хлібопекарських помолов пшениці з використанням операцій лущення зерна на стадії підготовки до помелу.

Постанова проблеми. Одним із методів підвищення ефективності сортових хлібопекарських помелів пшениці є використання операцій лущення зерна на етапі підготовки його до розмелу. Лущене зерно відрізняється зменшеним вмістом оболонок та зародка, а також зниженою міцністю при подрібненні. Зміна названих властивостей зерна є пропорційною величині його індексу лущення і при розмелі забезпечує збільшення виходу борошна та підвищення його білості.

Основні результати досліджень. Нашими дослідженнями встановлено, що найбільш раціональним з огляду на кількісно-якісні показники сортових хлібопекарських помелів, є лущення зерна пшениці у діапазоні значень індексу лущення 6…8 %. З метою вивчення можливого впливу на хімічний склад та хлібопекарські властивості борошна зміни технологічних властивостей зерна, викликаних його лущенням до вказаних величин, були проведені наступні дослідження.

Зерно пшениці (табл. 1) кондиціювали згідно існуючих рекомендацій [1], лущили в лабораторному голендрі, розмелювали у борошно з виходом 70% на лабораторній установці МЛУ – 202 та визначали показники його якості (табл. 2).

Як видно з наведених даних (табл. 2), підвищення значень індексу лущення k до 6 % приводить до зростання зольності, білості і вмісту білка в отриманому борошні. При індексі лущення k = 8 зольність борошна знижується, приймаючи значення, нижчі ніж у борошні, отриманому з не лущеного зерна (k = 0). Вміст білка при k=8 також дещо знижується, а білість набуває найвищого значення.

Таблиця 1. Показники якості зерна пшениці

Таблиця 2. Показники якості борошна з виходом 70 %, та отриманого з нього хліба

3 огляду на початковий вміст анатомічних складових в зернівках пшениці та їх хімічний склад (табл. 3) є очевидним наступний висновок. Зміна показників якості борошна викликана зміною кількості алейронового шару, що надходить до його складу. Можна стверджувати, що оголення лущенням алейронового шару сприяє його подрібненню і надходженню до складу борошна, а це викликає зростання зольності і вмісту у ньому білка. Зниження в зерні вмісту оболонок зі зростанням індексу лущення забезпечує: підвищення білості борошна. Однак, з урахуванням кількісного співвідношення анатомічних частин зернівок пшениці (табл. 3), при збільшенні значення k до 8 %, питомий вміст алейронового шару в зерні також суттєво зменшується, що і призводить до зниження у борошні вмісту білка та показника зольності. Крім того, назване збільшення індексу лущення k обумовлює в зерні мінімальний загальний вміст оболонок, що також сприяє зниженню зольності борошна, а зменшення вмісту пігментованих насіннєвих оболонок забезпечує подальше підвищення його білості.

Таблиця 3. Вміст анатомічних складових в зернівках пшениці та їх хімічний склад (в % на суху речовину) [2-4]

Як відомо, в анатомічних складових зерна пропорційно показнику зольності розміщуються вітаміни та мікроелементи. Таким чином, переробка лущеного зерна сприяє використанню харчового потенціалу алейронового шару і при реалізації промислових помелів може бути способом збагачення сортового борошна речовинами природною походження. На відміну від збагачення висівками, використання алейронового шару не містить загрози зниження споживчої цінності та хлібопекарських властивостей борошна високих сортів.

Зміна числа падіння та водопоглинальної здатності борошна, очевидно, є результатом зміни його хімічного складу. Збільшення крупності борошна, яке спостерігається при зростанні значення k, є незначним і пояснюється зменшенням навантаження при подрібненні, що забезпечується відповідним зниженням міцності зерна.

Борошно, вироблене з лущеного зерна відрізняється покращенням хлібопекарських властивостей; що видно з результатів пробної лабораторної випічки (табл. 2 і мал: 1).

Мал.1. Зовнішній вигляд хліба за результатами пробної лабораторної випічки
а) k = 0; б) k = 3%; в) k = 6%; г) k = 8%

Висновки. Отримані результати випічки, підтверджують тенденції, які були встановлені дослідженнями інших авторів [5-7], що проводились у діапазоні значень індексу лущення до 5 %.

• Крошко Г.Д. Правила організації та ведення технологічного процесу на борошномельних заводах [Текст] / Г.Д. Крошко [та ін.]. – К.: Віпол, 1998. – 145c.
• Роменський М.В. Хімічний склад пшеничного зерна та його анатомічних частин [Текст] / М.В. Роменський // Праці ВНДІЗ. – 1949. – Вип. 19. – С.21-49.
• Єгоров В.А. Технологічні властивості зерна [Текст] / Г.А. Єгоров. – М.: Агропромиздат, 1985. – 333с.
• Казаков Є.Д. Біохімія зерна і продуктів його переробки [Текст] / Є.Д. Казаков, В.Л. Кретович. – М.: Колос, 1980. – 319с.
• Кондратьєв А.І. Очищення поверхні зерна на борошномельних заводах [Текст] / А.І. Кондратьєв, Б.М. Максимчук / Серія “Борошномельно-круп’яна промисловість” : експрес інформ. – М.: ЦНИИТЭИ Минзага СССР, 1977. – 40c.
• Дударєв І.Р. Науково-технічні засади інтенсифікації процесів і створення машин для обробки поверхні зерна [Текст] : дис. … д-ра. техн. наук / І.Р. Дударєв. – Одеса, 1989. – 437c.
• Галімзянов Д.А. Інтенсифікація підготовки зерна для млинів малої продуктивності [Текст] : автореф. дис. … канд. техн. наук / Д.А. Галімзянов. – М., 2010. – 26c.

Є. ДМИТРУК, доктор технічних наук,

професор т. МІСТУЛОВ, кандидат педагогічних наук, старший науковий співробітник Національний університет харчових технологій (м. Київ)

О. ВЕРЕЩИНСЬКИЙ, кандидат технічних наук, генеральний директор ТОВ “ОЛИС” (м. Одеса)

Один з основних нормативних документів, що регламентує ефективність роботи борошномельної галузі – існуючі “Правила організації і ведення технологічного процесу на борошномельних заводах” [1]. Створення його засновано на багаторічному науковому обґрунтуванні та практичному досвіді розвитку технологій помелу зерна. Однак млинарська галузь, яку отримала Україна в спадщину від Радянського Союзу, довгий час формувалася й розвивалася в складних політико-економічних умовах, надто відмінних від умов сьогоднішнього дня. Таким чином, “Правила … “, видані 1998 року, значною мірою теж успадкували підходи не існуючих нині умов господарювання й не передбачають розвиток технологій і техніки на 15 і більше років уперед.

Аналіз новітніх борошномельних технологій та практики їх ефективного використання показує низку протиріч з нинішньою нормативною базою, котра потребує вдосконалення, а часом і перегляду. Згідно чинних “Правил … ” існуючі помели зерна класифіковані за рівнем розвитку їх структур на види, конкретизовані типовими технологічними вирішеннями та відповідними рекомендованими режимами переробки. До кожного з передбачених видів помелів прив’язані розрахункові норми виходу продуктів (базисний вихід), що повинні забезпечуватися під час переробки зерна з певними показниками якості. При відхиленні фактичних даних перероблюваного збіжжя від розрахункових існують відповідні надбавки та знижки.

Однак, у такій класифікації взагалі не передбачені помели за короткими структурами, тобто без збагачення (фото 1), які нині повсюди використовують для отримання пшеничного хлібопекарського сортового борошна, зокрема й вищого сорту, на млинах малої потужності (до 50-60 т/добу).

Фото.1. Борошномельний завод 30 т/добу з короткою структурою

Різноманіття борошномельних заводів, що реалізують помели за скороченими схемами, тобто з меншим збагаченням (фото 2), уже давно вийшли за межі передбачених “Правилами …» структур, режимів і практичних вирішень. На таких підприємствах втілили багато- та односортні помели з виходом вищого сорту, що діючими “Правилами…” також не передбачено. Натомість, проведення двосортних помелів з виходом борошна першого сорту та значним виходом другого (до 38 %), як це зазначено в “Правилах …”, позбавлено економічної доцільності й на практиці давно вже не використовується.

Фото.2. Борошномельний завод 60 т/добу з скороченою структурою

Єдиною типовою схемою, що збереглася практично без змін та експлуатується вже протягом трьох десятиліть, є та, що реалізує помели зерна із розвиненим збагаченням. На виробництві вона впроваджена за допомогою комплектного обладнання фірми “Бюллер” на борошномельних заводах продуктивністю 250 і 500 т/добу. Але й ці підприємства, зорієнтовані на максимальний ступінь використання помелу зерна в борошно, залишаються доволі енергоємними, потребують змін щодо енергозбереження та раціонального використання ресурсів.

Установлено, що для більшості помельних партій вітчизняної пшениці економічно доцільний вихід борошна знаходиться у межах 70-72 % [2, 3], не перевищуючи 73-74 %. Погіршення якості помелу за рахунок включення до його складу мучки призводить швидше до втрат доходу, аніж його підвищення завдяки збільшенню кількості борошна. Удосконалення таких виробництв обов’язково потребує зміни їх структури та режимів обробки, а також переорієнтацію асортименту в бік зниження загального виходу за рахунок помелу другого сорту та підвищення виходу борошна вищого, що є істотною відмінністю від установлених “Правилами…” норм.

На наш погляд, для приведення нормативної бази y відповідність до сьогоднішніх вимог необхідно деталізувати та розширити класифікацію існуючих структур помелів за основними характерними ознаками, що загально відображають технічний рівень і технологічні можливості виробництв. Їх нормативні показники роботи можуть бути виражені, наприклад, значенням добутку сумарного виходу борошна та його середньозваженої білизни без нормування загального виходу та виходу борошна за сортами.

Формування сортів помелу та забезпечення тих чи інших показників його білизни у межах нормованих за стандартами на борошно значень повинно бути предметом взаємної угоди між виробником і споживачем. Практична реалізація кожної з означених структур у вигляді технологічної схеми, встановлення режимів обробки зерна, а також кількісно-якісні показники помельних балансів, мають бути предметом відповідальності розробника технології і в обов’язковому порядку бути ним забезпечені.

Існуючі вимоги до якості зерна та ефективності технологічних операцій, система скидок і надбавок з виходів продуктів переробки при відхиленні фактичних показників перероблюваного збіжжя від розрахункових, передбачених “Правилами…”, також потребують удосконалення.

Так, результати роботи млинзаводів упродовж декількох років показали [4], що при збільшенні вмісту смітної домішки на 0.1 % у зерні перед І драною системою загальний вихід борошна зменшується приблизно на 1,4 %. Підвищення присутності в очищеному збіжжі зернової домішки на 1,0 % призводить до погіршення загального виходу борошна приблизно на 0,8 %. Практика проведення помелів показує, що при нарощуванні показників якості та виходу борошна, особливо високих сортів, потрібне ретельніше вилучення домішок. Це повинно знайти відповідне відображення й у нормативній базі. Тим більше, що новітні засоби підвищення ефективності очищення існують і широко використовуються.

Різниця в склоподібності зерна не однаковою мірою впливає на результати помелів за різними структурами. Звичайно, зменшення кількості крупних проміжних продуктів і збільшення дрібних за рахунок зниження склоподібності призводить до істотних ускладнень в роботі борошномельних заводів з розвиненими структурами. Однак, цей чинник значно менше впливає на результати помелів за скороченими й короткими структурами. Водночас переробка зерна з високою склоподібністю часто створює труднощі в роботі млинзаводів з короткою структурою через недостатню оснащеність розмелювального процесу обладнанням для подрібнення.

Переваги оцінки якості борошна за показниками білизни доведено рядом досліджень [5], а також визнано виробниками й споживачами цього продукту. У такому разі зольність збіжжя, що значною мірою обумовлюється зольністю ендосперму, не може слугувати основою для розрахунку результатів помелу. Натура зерна певним чином відображає комплекс різних борошномельних властивостей зерна, але залежить від багатьох чинників, що не мають кореляційного зв’язку з результатами помелів, наприклад вологістю чи станом поверхні. Очевидно, що для корегування розрахункових значень виходу борошна більше підходять показники, які можуть точніше характеризувати питомий вміст ендосперму в зерні. Приміром, сумарну кількість клейковини й крохмалю [6].

Безперечно, наведеного аналізу достатньо для підтвердження того факту, що технології виробництва борошна є динамічною системою, яка постійно змінюється згідно з умовами господарювання, новітніми методами обробки зерна, контролем якості продуктів і використанням прогресивного обладнання. Сучасний стан борошномельної галузі потребує реформування її нормативної бази. Наприклад, перевидання “Правил…”, що стане запорукою підвищення ефективності виробництва борошна в Україні.

• Крошко Г.Д. Правила організації та ведення технологічного процесу на борошномельних заводах [Текст] / Г.Д. Крошко (та ін.). – К.: Віпол. 1998. – 145с.
• Верещинський О.П. техніко-економічна оцінка ефективності сортових помелів пшениці [Текст] / О.П. Верещинський // Зберігання та переробка зерна.- 2009 – №9. – С.34-35
• Верещинський О.П. Практичне використання критерію техніко-економічної оцінки ефективності сортових помелів пшениці [Текст] / О.П. Верещинський // Зберігання та переробка зерна. – 2009 – №10. – С.42.43,
• Айзикович, Л.Є. Технологія виробництва борошна [Текст] // Л.Є. Айзикович, Б. Н. Хорцев. – М.: Колос, 1968 -391 с.
• Еверс А.Д. Визначення зольності – корисний стандарт чи марна трата часу? [Текст] / А.Д. Еверс, М. Келфкенс, Г. Мак-Мастер // Зберігання та переробка зерна. – 2003. – №9. – С 40-46.
• Єгоров Г.А. Технологічні властивості зерна [Текст] / Г.А. Єгоров. – М.: Агропромиздат, 1985. – 333 с.

О.П. ВЕРЕЩИНСЬКИЙ, канд. техн. наук, генеральний директор ТОВ «ОЛИС» м. Одеса;

М.С. МУЗИКА, інженер-технолог ТОВ «ОЛИС» м. Одеса;

О.В. ШЕВЧЕНКО, інженер-технолог ТОВ «ОЛИС» м. Одеса.

В даній статті наведено шляхи удосконалення підготовки зерна пшениці до сортових хлібопекарських помелів. Запропоновано технологічну схему кондиціювання зерна з використанням попереднього лущення та підігрівання.

В порівнянні з гарячими методами водотеплової обробки (ВТО) холодний метод не вимагає дорогого і складною апаратурного забезпечення з використанням пари, вакууму чи надмірного тиску, а також затрат енергії через необхідність нагрівання зерна до температури 50…70 °С. Вказані переваги обумовили використання виключно холодного кондиціювання в сучасних умовах господарювання. Однак, реалізація холодного методу ВТО ускладнена обмеженою водопоглинальною здатністю зерна під час зволожування, що у ряді випадків вимагає проведення цієї операції у декілька етапів з проміжними відволожуваннями. Крім того, для забезпечення технологічного ефекту при холодному кондиціюванні потрібне тривале відволожування зерна, що вимагає наявності бункерів значної місткості. Так, у відповідність з діючими рекомендаціями [1], залежно від склоподібності і початкової вологості пшениці приріст вологи за один етап зволожування не перевищує 3,5 %, а сумарна рекомендована тривалість відволожування може перевищувати 24 години. В додаток, низька швидкість поширення вологи та перебігу біохімічних процесів, що спостерігається при низькій температурі зерна в холодний і перехідні періоди року, перешкоджає повному використанню технологічного потенціалу ВТО. Підігрівання зерна до температури 20…25 °С, не зважаючи на свою ефективність на переважній більшості борошномельних заводів в практиці помелів не застосовується. Вказане пояснюється недоцільним вибором місця проведення підігрівання зерна в структурі підготовки його до помелів [1], що знижує ефективність цієї операції. Крім того, поширена конструкція підігрівача зерна [2] вимагає використання пари, забезпечення якою в умовах більшості борошномельних заводів створює значні труднощі.

Таким чином, розробка та використання на практиці дієвих способів інтенсифікації холодного методу ВТО є одним із перспективних шляхів підвищення ефективності помелів.

Лабораторними дослідженнями, що виконувалися раніше, встановлено суттєве підвищення приросту та швидкості поширення вологи вглиб попередньо лущеного зерна [3], а також підвищення ефективності очищення поверхні зерна [4], та зниження вмісту домішок [5], в результаті його лущення. Таким чином, лущення може використовуватись не тільки як операція очищення поверхні зерна, що за звичай проводиться перед ВТО в оббивальних машинах, але і як спосіб інтенсифікації ВТО та додаткового вилучення домішок. Водночас, обробка зерна пшениці із забезпеченням індексу лущення вище 3,0 % призводить до різкого зниження життєздатності зерна і активного розвитку на поверхні його зерен плісеневих грибів в умовах підвищеної вологості. Вказане значення індексу лущення є доцільною межею обробки зерна, що може проводитися перед ВТО.

Аналіз типових структур [1] підготовки зерна до помелу показав, що операція нагрівання зерна, проводиться на самому початку його підготовки, тобто перед сито-повітряним сепаратором. Таким чином, до проведення операцій кондиціювання нагріте зерно проходить цілий ряд машин (сито-повітряний сепаратор, каменевідбірник, концентратор, оббивальна машина, аспіратор), де активно взаємодіє з холодним аспіраційним повітрям, що надходить з робочої зони приміщень, і охолоджується. Очевидно, що нагрівання зерна слід проводити безпосередньо перед зволожуванням в підігрівачах не складної конструкції, що в якості агента нагрівання використовують, наприклад, гарячу воду, а відволожування виконувати в термоізольованих бункерах.

Таким чином, метою даної роботи є перевірка на практиці розглянутих способів інтенсифікації ВТО, підвищення ефективності очищення поверхні зерна, додаткового вилучення домішок та визначення раціональної технологічної схеми їх реалізації.

З практики помелів відомо, що з врахуванням борошномельних властивостей зерна, задовільні результати кондиціювання найскладніше забезпечити при переробці зерна з високою склоподібністю і зі зниженою вологістю. В той же час, недоліки, допущені при кондиціюванні саме такого зерна, найбільш негативно позначаються на результатах помелів, що в більшості випадків виражається зменшенням виходу борошна, і особливо, зниженням його білості. У зв’язку з цим, зазначені дослідження проводили на борошномельних заводах південних регіонів України та Росії, де в найбільшій мірі могли проявлятися наведені ризики: ТОВ «Агрофірма Хлібна Нива», АП «Протос» ТОВ (Одеська обл.), ТОВ «Ольвія» (Миколаївська обл.), ТОВ «Вектор плюс» (Краснодарський край), СПК «Новобатайская» (Ростовська обл.), що працюють на місцевій сировині. Реалізацію необхідних операцій проводили з використанням оббивально-лущильної машини типу МАО [6] та підігрівача зерна типу ПЗ [7].

Виходячи з показників якості наявної сировини, зерно більшості помельних партій, що досліджувались, характеризувались початковою склоподібністю 55…70 % і вологістю 11,0…12,5 %. В табл. 1 наведені показники якості зерна однієї з найбільш характерних помельних партій, що надходило після очищення в оббивально-лущильну машину типу МАО і обробленого в ній з різними режимами.

Таблиця 1. Показники якості початкового зерна і обробленого з різними режимами

Кількісні характеристики встановлюваних в процесі випробувань режимів, а також зольність відокремлених продуктів наведені в табл. 2.

Таблиця 2. Кількісно-якісні характеристики режимів обробки зерна

Впродовж усього терміну випробувань зазначена обробка зерна забезпечувала його подальше стабільне зволожування за один етап до вологості 16,0.. . 16,5 % шляхом дозування води ротаметром і перемішування в шнековому транспортері, тобто без використання машин інтенсивного зволожування. Крім того, така обробка зерна забезпечувала надійне очищення його поверхні, а також видалення до 60 % смітної домішки. Вміст зернової домішки не суттєво збільшувався за рахунок незначного приросту битих зерен. За кількісно-якісними показниками результатів помелів встановлено, що здійснювана обробка зерна при відділенні оббивального пилу і оболонок у кількості 1,5…2,5 % дозволяє зменшити час його відволожування на 4…5 годин. При нормативній тривалості відволожування 16…20 годин, встановленій для зерна, що перероблялось відповідно до діючих рекомендацій [1], скорочення тривалості відволожування склало близько 25 %. Подібні результати отримані і на інших виробництвах.

У холодні періоди року, зерно, що надходило на кондиціювання, підігрівали безпосередньо перед зволожуванням у підігрівачі типу ПЗ з розрахунку продуктивності 1,0…1,8 т/год. на одну секцію. З урахуванням того, що в окремі періоди температура повітря в підготовчому відділенні борошномельних заводів знижувалася до 8…10 °С, якість і вихід борошна відповідали показникам, які отримували із зерна помелних партій такої ж якості, що перероблялись в теплий період.

Мал.1. Рекомендована технологічна схема ВТО:
1 – оббивально-лущильна машина типу МАО; 2 – повітряний сепаратор типу А1-БНА;
3 – шнековий транспортер; 4 – підігрівач типу ПЗ; 5 – термоізольований бункер відволожування

I – зерно після очищення; II – кондиціоноване зерно;

III – в аспіраційну систему; IV – оббивний пил; V – висівки.

За результатами виробничих досліджень запропоновано технологічну схему реалізації ВТО (рис. 1), що рекомендована до впровадження. Окрім наведеного, така технологічна схема у разі потреби (при початковій вологості зерна менше 10,5.. . 1 1,0 %) дозволяє без суттєвих змін додатково зволожувати зерно перед операцією підігрівання. Очевидно, що температурний градієнт та градієнт вологості, які одночасно направлені углиб зерна під час його перебування у шахті підігрівача (близько години), сприяють швидкому поширенню вологи у внутрішні шари оболонок і алейроновий шар, який характеризується високою водопроникністю і гідрофільністю [8]. Таким чином, при повторному зволожуванні активна поверхня зерна у вигляді капілярів і пор знову здатна до поглинання («захоплення») вологи.

• 1. Крошко Г.Д. Правила організації та ведення технологічного процесу на борошномельних заводах [Текст] / Г.Д. Крошко [та ін.]. – К: Віпол, 1998. – 145с.
• Демський А.Б. Устаткування для виробництва борошна, крупи та комбікормів [Текст] / А.Б. Демський, В.Ф. Вєдєньєв. – М: ДеЛі принт, 2005. – 760 с.
• Верещинський А.П. Лущення, як спосіб інтенсифікації воднотеплової обробки в сортових помелах пшениці [Текст] / А.П. Верещинський, Н.С. Музика // Зберігання та переробка зерна – 2012. – №6 – С.38-40.
• Дударєв І.Р. Науково-технічні засади інтенсифікації процесів і створення машин для обробки поверхні зерна [Текст] : дис. … д-ра. тех наук / І.Р. Дударєв. – Одеса, 1989. – 437с.
• Верещинський О.П. Очищення зерна від домішок у процесі лущення під час сортових помелів пшениці [Текст] / О.П. Верещинський, О.В. Шевченко // Зберігання та переробка зерна – 2012. – №7 – С.36-37.
• Машині для очищення поверхні зерна [Ел. ресурс]
• Підігрівачі зерна [Ел. ресурс].
• Єгоров Г.А. Технологічні властивості зерна [Текст] / Г.А. Єгоров. – М : Агропромиздат, 1985. – 333с.

О.П. Верещинський, канд. техн. наук, генеральний директор ТОВ «ОЛИС» (м. Одеса)

У сортових помелах пшениці крупоутворення, як підетап драного процесу, визначає структуру всієї подальшої переробки та істотно впливає на якість і вихід борошна. Отже, вдосконалення крупоутворення є першочерговим завданням у забезпеченні ефективності сортового помелу. Основні техніко-технологічні вимоги до процесу крупоутворення полягають в отриманні максимальної кількості проміжних продуктів найкращої якості з найменшими витратами енергії та інших ресурсів.

Дослідженнями у лабораторних умовах, виконаних раніше [1], встановлено, що подрібнення попередньо лущеного зерна забезпечує поліпшення якості проміжних продуктів, збільшення кількості їх великих фракцій, а також зниження енергоємності подрібнення. З огляду на це, предметом практичного інтересу є перевірка результатів скорочення числа крупоутворювальних систем за рахунок застосування низьких режимів подрібнення лущеного зерна у драному процесі. У даній роботі в виробничих умовах млинзаводу продуктивністю 30 т/доб досліджувалася ефективність процесу крупоутворення при подрібненні лущеного зерна, реалізованого за допомогою однієї системи, а також його вплив на кінцеві результати сортових хлібопекарських помелів пшениці, що проводяться без збагачення.

У переробку подавалося зерно пшениці з натурою 782 г/л, склоподібністю 45 % і зольністю 1,53 %. Після кондиціюва́ння зерно лущиться з індексом лущення 6,8 % у лущильно-шліфувальних машинах конструкції «Каскад» [2], що забезпечувало зниження його зольності до 1,27 %. Розмелювання зерна (рис. 1) здійснювали із забезпеченням загального вилучення на I драній системі 73,4 % до навантаження на лущильно-шліфувальні машини (78,8 % до навантаження на систему). Додатково до вальцьових верстатів на II драній, 1 і 2 розмельних системах використовували дисмембратор з регульованою частотою обертання ротора.

Мал.1.  Принципова технологічна схема розмелювального етапу

Аналіз кількісно-якісних показників проміжних продуктів (табл. 1), одержуваних на I драній системі показав, що основна їх частина характеризується досить високою добротністю, що дозволяє подальше розмелювання без збагачення з отриманням борошна високої якості. Разом з тим, великим крупкам характерний відносно високий вміст оболонкових частинок, що вимагає рішення задачі їх збагачення. У зв’язку з цим у першу групу сит секції розсіву I драної системи були встановлені сита з розмірами отворів 800 мкм, що дозволило частину великої крупки зі зниженою добротністю направити на подальше подрібнення у драному процесі. Таким чином, на I драній системі було відібране борошно (11,4/0,55), а також вилучені і спрямовані у розмельний процес велика крупка (7,1/0,8), середня крупка (14,1/0,73 ), дрібна крупка (10,5/0,67) і дунсти (13,2/0,57). Загальна кількість проміжних продуктів, спрямованих у розмельний процес склало 44,9 % з середньозваженою зольністю 0,66 %. На II драну систему було направлено 37,0 % сходового продукту середньозваженої зольністю 2,22 %. При обробці зазначеного продукту на вальцьовому верстати II драної системи із забезпеченням величини загального вилучення 34,7 % до навантаження на систему, було отримано 8,5 % борошна зольністю 0,64 %, дунстів 8,7 %, а також продукти інших фракцій, що утворені переважно оболонками. З урахуванням кількісно-якісних результатів подрібнення на вальцьовому верстати II драної системи отриманий продукт піддавали подальшому вимолочуванню. Таким чином, можна зробити висновок, що у даному випадку процес крупоутворення реалізований на I драній системі, а II драна система фактично виконує функцію передира і вимолочування.

Таблица 1. Кількісно-якісні показники подрібнення із забезпеченням загального вилучення 73,4% на I др.с. у % до навантаження на лущильно-шліфувальні машини (вихід, % / зольність, %)

За результатами проведеного помелу було отримано 73,2 % борошна у т.ч. борошна вищого сорту 54,8 % з білизною 60 ум. од. Р3-БПЛ і борошна першого сорту 18,4 % з білизною 43 ум. од. Р3-БПЛ. З урахуванням отриманих даних можна зробити висновок, що проведення крупоутворювального процесу навіть на одній системі при низьких режимах подрібненні лущеного зерна дозволяє отримати задовільні результати помелів і може бути визнано ефективним для млизаводів без збагачення. Крім того, скорочення числа систем подрібнення веде до зниження капіталомісткості створення таких млинзаводів, а також забезпечує економію енергії та інших ресурсів при експлуатації.

опублікувано у виданні «Хлібопродукти» 6/2013

• Верещинський А.П. Закономірності подрібнення лущеного зерна пшениці [Текст] / А.П. Верещинський // Хлібопродукти. – 2012. – №12. – С.38-39.
• Верещинський А.П. Ефективність лущильно-шліфувальних машин “Каскад” при підготовці зерна пшениці в сортових помелах [Текст] / А.П. Верещинський // Хлібопродукти. – 2012. – №11. – С.40-41.

Верещинський О.П., к.т.н., генеральний директор ТОВ «ОЛИС»

Ільчук В.Б., к.т.н., директор НТЦ «Проектування та технології агропромислового комплексу» НДЧ НУХТ

Як відомо, Україна в спадок від Радянського Союзу отримала потужну борошномельну промисловість, яка щорічно переробляла близько 7 млн.т зерна пшениці. Її основу складали борошномельні заводи продуктивністю 250 і 500 т/добу, що діють і зараз та реалізують розвинені структури переробки. Крім того, в останні двадцять років було побудовано значну кількість борошномельних заводів меншої продуктивності, що реалізують скорочені і короткі структури переробки. Нині на нових потужностях виробляється біля 30 % борошна. З урахуванням того, що обсяги виробництва борошна в Україні за останні десятиріччя скоротилися вдвічі, нині потужності з його виробництва втричі перевищують потреби. Однак більшість підприємців оцінюють виробництво борошна як стабільну і досить вигідну складову агробізнесу. Незважаючи на великий надлишок виробничих потужностей, вони створюють нові та реконструюють застарілі виробництва, впроваджуючи технології й обладнання, що забезпечують конкурентні переваги.

У лютому-березні ц.р. у Миколаївській області було запущено в постійну експлуатацію новозбудований борошномельний завод продуктивністю 30 т/добу сортового помелу пшениці в хлібопекарське борошно. Основою інноваційної технології, що була впроваджена, стало скорочення структури помелу шляхом інтенсифікації процесів переробки з використанням операцій лущення зерна.

Технологічні схеми підготовчого та розмельного відділень (мал. 1, 2) були розроблені з максимально можливою мінімізацією затрат зі створення виробництва та забезпечення конкурентних показників його роботи. Використання операції обробки зерна в оббивально-лущильній машині типу МАО (мал. 1) забезпечує очищення поверхні зерна, видалення частини смітної та зернової домішок. Крім того, така обробка викликає зміну гігроскопічних властивостей зерна, що дозволяє ефективно проводити холодне кондиціювання за один етап для більшості помельних партій пшениці при скороченні тривалості відволожування на 25%. Лущення зерна після ВТО з величиною індексу 6-8% забезпечує подальше очищення його від домішок, зниження питомого вмісту оболонок і міцності. Кількісно-якісні показники круподунстових продуктів, утворених при подрібненні лущеного зерна, обумовлюють відповідну зміну структури розмельного етапу, що також характеризується суттєвим скороченням.

Розмел зерна (мал. 2) проводиться з використанням низьких режимів подрібнення, що на І драній системі забезпечуються попереднім лущенням, на розмельних системах – додатковою диференційованою дією дисмембраторів, а вимел оболонок реалізовано за структурою: вальцьовий верстат – дисмембратор – вимелююча машина.

Аналіз кількісно-якісного балансу помелу (табл. 1) та можливих варіантів формування сортів борошна (табл. 2) в черговий раз підтвердили технічну можливість ефективного проведення як багатосортних помелів, так і односортного помелу з виходом борошна вищого сорту, без використання процесів збагачення проміжних продуктів.

Верещинський О.П., кандидат технічних наук, генеральний директор ТОВ «Олис»;

Шевченко А.В., інженер-технолог ТОВ «Олис»

Згідно рекомендованим нормам [1], зерно, яке надходить на борошномельні заводи, повинно містити не більше 2% сміттєвої домішки (при наявності обладнання для обробки зерна на елеваторі – не більше 1%) і не більше 5% зернової домішки. Разом з тим, гранично допустимий вміст сміттєвої домішки у зерні, що спрямовується на I драну систему, для хлібопекарських помелів пшениці не повинен перевищувати 0,4%, а зернової – не регламентується.

Однак практика ведення помелу показує, що підвищення показників якості та виходу борошна, особливо високих сортів, вимагає більш значущого вилучення домішок. Аналіз результатів роботи двох млизаводів протягом декількох років показує [2], що при збільшенні вмісту сміттєвої домішки на 0,1% у зерні перед I драною системою загальний вихід борошна зменшується приблизно на 1,4%, або середньозважена зольність борошна збільшується приблизно на 0,04%. Збільшення вмісту в очищеному зерні зернової домішки на 1% призводить до зниження загального виходу борошна приблизно на 0,8%, або збільшення середньозваженої зольності на 0,15%. Дослідники визначили, що серед усіх величин, що впливають на вихід борошна при сортовому помелі, 55% припадає на залишковий вміст сміттєвої та зернової домішки у зерні перед I драною системою. Наведені дані яскраво ілюструють важливість очищення зерна при підготовці його до помелу та необхідність пошуку шляхів підвищення його ефективності. Очевидно, що норми вмісту домішок у зерні, що спрямовується до відділення підготовки млина і далі у помел, прийняті з урахуванням можливостей сучасної техніки очищення.

Вищесказане означає, що, незважаючи на широкий арсенал засобів, що використовується (сепаратори, концентратори, комбінатори, трієри, оббивальні машини), сучасні методи очищення зерна, використовуючи складні і дорогі машини, а також істотні ресурси не завжди здатні забезпечити високу ефективність. Таким чином, пошук шляхів підвищення ефективності очищення зерна повинен здійснюватися поза існуючих підходів.

Як відомо, одним з ефективних методів підготовки зерна до помелу є лущення. Основним впливаючим чинником такої обробки вважається зниження зольності зерна за рахунок зменшення питомого вмісту оболонок. Однак помічено, що результатом такої обробки також є зниження вмісту домішок, тобто процес лущення має ефект очищення. В результаті лущення зернова маса піддається ізтираючим впливам і зрушенню, а також взаємодії з повітряними потоками. Тому руйнування частинок з більш низькими характеристиками міцності, до яких, мабуть, відноситься значна частина домішок, та їх видалення із зернової маси є цілком закономірним результатом. Разом з тим, до теперішнього часу не існує науково обґрунтованих даних про ефективність такого очищення і доцільності його використання при підготовці зерна до помелу.

Закономірності очищення зерна у процесі лущення вивчали з використанням лабораторного голлендра, що дозволяє обробляти зразки зерна з різним вмістом домішок до необхідних значень індексу лущення k, а також окремо отримувати основне зерно та відділені частки. Крім того, для отримання порівняльних оцінок у кожному початковому випробовуваному зразку визначали вміст домішок, відокремлюваних найбільш поширеним і ефективним у практиці помелів сито-повітряним способом. Просіювання зразків здійснювали за допомогою лабораторного розсіву на ситах 4х25 і 1,7х20 до повного вилучення проходових фракцій. Пневмосепарування проводили у лабораторному аспіраторі шляхом багаторазових пропусків до повного вилучення виділених повітряним потоком домішок. При проведенні експериментів стандартними методами визначали початковий і кінцевий вміст домішок, а також обчислювали ефективність очищення.

Дослідження зразків, відібраних з партій зерна пшениці, що подаються на млинзаводи низки підприємств України, дозволяє зробити висновок, що ефективність очищення сито-повітряним способом по відділенню сміттєвої домішки становить близько 55%, а зернової – близько 32%.

Узагальнені результати ефективності очищення зерна E у процесі лущення при установленні на голлендрі ситових обичайок з розмірами отворів 1,3х12 і Ø2 мм, які виключають попадання у відходи дрібного зерна, представлені на мал. 1 і 2.

Мал.1. Графіки залежності ефективності очищення зерна Е від індексу лущення k по відділенню сміттєвої домішки:
1 – ситова обичайка з отворами 1,3х12 мм;
2 – ситова обичайка з отворами Ø2 мм

Мал.2. Графіки залежності ефективності очищення зерна Е від індексу лущення k по відділенню зернової домішки:
1 – ситова обичайка з отворами 1,3х12 мм;
2 – ситова обичайка з отворами Ø2 мм

З аналізу представлених даних випливає, що лущення з індексами k=2-3,5% по ефективності виділення сміттєвої домішки, а лущення з індексами k=3-4,5% по виділенню зернової домішки тотожне очищенню сито-повітряним способом. Подальше підвищення індексів лущення k призводить до подальшого істотного зростання ефективності очищення.

Як видно з графіків, очищення зерна лущенням, особливо від сміттєвих домішок, більш ефективне з використанням ситової обичайки з продовгуватими отворами, які розташовували у за ходом обертання абразивного ротора. Ефект, що спостерігався, пояснюється більш високою пропускною здатністю обичайки з продовгуватими отворами щодо виведення із зернової маси утворених лущенням дрібних частинок.

Слід зауважити, що при значеннях індексу k більше 5% при лущенні зернової маси пшениці, зерна ячменю, що присутні у ній, втрачають квіткову, а також частково плодову і насіннєву оболонки, які виділяються у відходи. Вилучення зазначених анатомічних частин ячменю забезпечує відсутність їх негативного впливу на результати помелу.

Під час обробки лущенням зернової маси пшениці частково руйнуються і відділяються зерна вівсюга, що присутні у ній, які відносяться до важко відокремлюваної домішки. Для частини зерен вівсюга, що залишилася після лущення, характерні надриви і відшарування оболонок, що знижує швидкість витання зерен, яка сприяє їх відокремленню від зерна пшениці наступним пневмосепаруванням.

Результати проведених досліджень показують, що лущення зернової маси пшениці відрізняється високою ефективністю очищення. Ефект очищення лущенням як операції підготовки зерна до помелу може використовуватися у якості доповнення до існуючих методів, а також альтернативного і способу, що заміщує їх. Таким чином, застосування лущення у практиці помелів може істотно підвищити їх ефективність, а також у деяких випадках виключити застосування складних, дорогих і ресурсномістких машин.

Опубліковано за матеріалами
“Хранение и переработка зерна”
науково-практичний журнал

№7 (157) липень 2012

• Правила організації та ведення технологічного процесу на борошномельних заводах. – К.: Київський інститут хлібопродуктів, 1998. – 144 с.
• Фракційне сепарування зерна на борошномельних заводах. Дулаєв В.Г., Гортинський В.В., Альтерман А.Н., Горшунов А.Н., Муравін В’С.’ Безсонов В.Я., Зотиков В.М.’, Федорова АН. Серія “Борошномельно-комбікормова промисловість”, – М; ЦИИТЭИ Минзага СССР 1978. – 60 с.

Верещинський А.П., кандидат технічних наук, генеральний директор ТОВ «ОЛИС»,

Музика Н.С., інженер-технолог, ТОВ «ОЛИС»

Як відомо, водно-теплову обробку (ВТО) у борошномельному виробництві застосовують для спрямованої зміни технологічних властивостей зерна з метою створення оптимальних умов для його переробки у сортове борошно. В результаті ВТО зростає еластичність оболонок зерна і знижується міцність ендосперму, що забезпечує ефективність подальшого виборчого подрібнення. Таким чином, досягається мета сортових помелів: подрібнений ендосперм витягується у борошно, а оболонки направляються у висівки. Крім того, при ВТО змінюються біохімічні властивості зерна і виробленої з нього муки: знижується зольність борошна, підвищується вихід і поліпшується якість клейковини, зростає активність ферментів. Виходячи із значущості впливу на результати виробництва, ВТО є основою підготовки зерна до проведення сортових помолов.

Відповідно до сучасної класифікації, основою якої є особливості використання температурного чинника під час обробки зерна, розрізняють методи холодного і гарячого кондиціювання. Порівняльний аналіз технологічної ефективності методів ВТО показує, що гаряче кондиціювання кілька ефективніше, однак при реалізації значно складніше холодного, вимагає дорогого апаратного забезпечення, а нагрів зерна до температури 50-70 ° С пов’язаний зі значними витратами енергії. В теперішній час із-за перерахованих особливостей на вітчизняних млинзаводах методи гарячого кондиціювання не застосовуються і в умовах світового дефіциту енергії, а також високою її вартості, втрачають свою перспективність.

Разом з тим, холодному кондиціюванню також властиві деякі істотні недоліки. Основною проблемою холодного кондиціювання є обмежена водопоглинальна здатність зерна, що у ряді випадків вимагає проведення його зволоження у кілька етапів з проміжними відволожуванням. Організація багатоетапного кондиціювання істотно підвищує витрати на створення і експлуатацію лінії ВТО зерна. Крім того, для забезпечення технологічного ефекту при холодному кондиціюванні необхідно тривале відволожування зерна, що вимагає наявності бункерів значної ємності. Відповідно до діючих рекомендацій [1] прирощення вологи за один етап зволоження не перевищує 3,0-3,5%, а сумарний рекомендований час відволожування може становити більше 24 год.

Як показує огляд літератури, недоліки холодного кондиціювання обумовлені особливостями анатомічної будови зерна і гігроскопічних властивостей його складових. У роботах Г.А. Єгорова, Е.Д. Казакова, Л.Н. Любарського [2 .. .4], а також інших вітчизняних і зарубіжних дослідників, механізм взаємодії води з зерном всебічно і глибоко вивчений. Встановлено, що при контакті з водою зерно майже миттєво поглинає 3-5% вологи, і лише після 15-30 хв. відбувається подальше зростання його вологості. Це первісне «захоплення» води здійснюється плодовими оболонками зерна, і визначається ступенем розвиненості їх капілярів і пор.

Подальше відволожування зерна пов’язано зі значним гальмуванням проникнення вологи в ендосперм насіннєвими оболонками і алейроновим шаром. Насіннєва оболонка, маючи слабо виражену капілярну систему, насичується вологою значно повільніше плодової і володіє меншою пропускною здатністю при її міграції всередину зернівки пшениці. Алейроновий шар характеризується високою гідрофільністю і водопроникністю, що пов’язано зі значним вмістом в його клітинах білків. Внаслідок міцного утримання води в алейроновому шарі зволоження ендосперму відбувається із затримкою на 0,5-1,0 год.

Зволоження ендосперму пов’язано з його активним розпушення внаслідок утворення мережі мікротріщин. Розпушення ендосперму є основним впливає чинником, який поліпшує борошномельні властивості зерна в результаті СОТ. Така зміна супроводжується набуханням зерен і зниженням їх склоподібності. Накопичені наукою і практикою дані показують, що завершення періоду розпушення ендосперму, що визначається припиненням перерахованих вище процесів, відповідає придбанню зерном оптимальних борошномельних властивостей. Причому, чим більше прирощення вологи і вище швидкість її перенесення, то значніше поліпшення борошномельних властивостей зерна.

У роботі Л. Н. Любарського [4] доведена виняткова роль зародка при зволоженні зерна, який «перекачує» воду всередину зерна, використовуючи дифузійно-осмотичні сили. Відзначається, що зволоження зерна через зародок відбувається більш інтенсивно у порівнянні зі зволоженням через оболонки. Крім того, під дією ферментів зародка здійснюється масове перенесення мінеральних речовин у процесі ВТО з оболонок і алейронового шару до ендосперму, а потім у зародок. В результаті такого перенесення зольність оболонок, алейронового шару і ендосперму знижується, а зародка – зростає.

Проведений аналіз дозволяє сформулювати гіпотезу про можливість інтенсифікації процесів холодного кондиціювання зерна шляхом його попереднього лущення. Збільшення внаслідок лущення розвиненості активної площі плодової оболонки має підвищити водопоглинальну здатність зерна, а цілеспрямоване руйнування цілісності насіннєвої оболонки і алейронового шару – сприяти підвищенню швидкості проникнення вологи до ендосперму. Разом з тим, відомо, що механічна дія на зерно, яким є лущення, може мати негативний вплив на його життєздатність. Очевидно, що надмірне пошкодження зародка є тим фактором, який обмежує використання лущення для інтенсифікації процесів кондиціювання.

З метою перевірки висунутої гіпотези нами було проведено цикл лабораторних досліджень щодо вивчення життєздатності, водопоглинальної здатності зерна, а також кінетики його відволожування після обробки з різними індексами лущення k. Вивчення впливу обробки зерна лущенням на життєздатність зерна проводили шляхом оцінки його енергії проростання Еп, яку визначали за стандартною методикою. На мал. 1 представлені графіки залежності енергії проростання Еп від індексу лущення k для зразків пшениці з різними початковими значеннями Еп.

З аналізу графіків (мал.1) видно, що у діапазоні значень k = 3-4%, спостерігається різке зниження енергії проростання Еп. При цьому для частини зерен характерно оголення внутрішніх органів зародка. Подальше збільшення значень k пов’язане з посиленням ушкоджень зародків, а також появою на поверхні зернівок оголених ділянок ендосперму. Обстеження зерен у процесі проростання показує, що їх оголені ділянки поверхні сприяють активному розвитку цвілевих грибів. Таким чином, зниження енергії проростання аж до повної утрати життєздатності лущених зерен пов’язано як з механічним пошкодженням зародків, так і з впливом цвілі. Слід зауважити, що життєдіяльність цвілі призводить до змін специфічних властивостей білкового комплексу зерна і, як наслідок. до зниження його харчової цінності, погіршення хлібопекарських достоїнств, утворення численних мікотоксинів, деякі з яких канцерогенні. Крім того, помічено, що зерно, оброблене при значеннях k більш 3-4%, при зволоженні і відволожуванні схильне до злежування і злипання зерен з утратою сипучості.

Водопоглинальну здатність зерна визначали шляхом його безпосереднього занурення у воду за такою методикою [2]. Зразки зерна занурювали у воду на різні терміни. Після вилучення з води зразки негайно просушували між листами фільтрувального паперу, відволожували протягом 24 год. окремо у герметичних ємностях, визначали їх вологість за стандартною методикою і вираховували приріст вологості ΔW. Результати зазначених дослідів представлені на мал. 2.

Приростання значень вологості, визначених для нелущеного зерна (ΔW = 3,0-3,5%), тотожні з результатами, отриманими дослідниками раніше, і свідчать про те, що рекомендований приріст вологи за один етап кондиціювання [1] обумовлений граничною водопоглинальною здатністю нелущеного зерна . Отримані нами дані показують, що збільшення індексу лущення k викликає суттєве зростання значень ΔW, особливо у діапазоні k = 0-3%. Разом з тим, при значеннях індексу лущення k більше 8% спостерігається зниження приросту вологості зерна.

Кінетику відволожування зерна вивчали за зниженням його склоподібності. Зразки зерна зволожували з однаковим збільшенням вологи і відволожували у герметичній посуді. Через кожну годину відволожування визначали їх склоподібність. На мал. 3 представлені графіки залежності склоподібності зерна від часу відволожування t при різних значеннях k.

Отримані результати дозволяють встановити, що зростання індексу лущення k призводить до істотного збільшення швидкості відволожування зерна. При цьому максимальна швидкість відволожування спостерігається в області значень до = 5%. Подальше збільшення значень індексу лущення k призводить до зниження швидкості відволожування.

Закономірності, представлені на мал. 2 і 3, підтверджують справедливість висунутої гіпотези. Особливості отриманих залежностей пояснюються зміною структури поверхневих шарів зерна, а також кількісного вмісту його анатомічних частин з різними гігроскопічними властивостями, що викликається впливом лущення. У діапазоні значень k = 0-3% зростання водопоглинальної здатності свідчить про збільшення активної площі оболонок. Однак збереження структури і кількісного вмісту алейронового шару, який акумулює вологу, перешкоджає зростанню швидкості відволожування зерна до максимальних її значень. Подальше підвищення значень k пов’язане з утратою зернівками значної кількості плодових оболонок і зниження життєздатності зародка, що повинно призводити до зниження водопоглинальної здатності зерна. Однак відсутність плодової оболонки і порушення цілісності насіннєвої оболонки створює умови для надходження вологи безпосередньо в алейроновий шар, що компенсує її «захоплення», хоча і з меншим прирощенням. Максимальна швидкість відволожування, яка спостерігається в області значень k = 5%, певно, обумовлена ​​втратою зернівками більшої частини насіннєвої оболонки і розвитком надривів алейронового шару, що покращує проникнення вологи до ендосперму. Зниження питомого змісту алейронового шару (при значеннях k більше 5%), що відрізняється високою гігроскопічністю і здатністю надійно утримувати поглинену вологу, призводить до зниження водопоглинальної здатності зерна і швидкості його відволожування. Відомо, що при гідратації білки ендосперму, що утворюють клейковину, формують структуру поверхневого шару, що характеризується зниженою проникністю вологи. У зв’язку з цим оголений внаслідок лущення ендосперм не здатний швидко поглинати значну кількість вологи і надійно її утримувати.

Результати проведених досліджень дозволяють сформулювати такі висновки.

• Попереднє лущення пшениці істотно підвищує її водопоглинальну здатність і швидкість проникнення вологи до ендосперму.
• Підготування зерна лущенням до кондиціювання повинне вестися без оголення внутрішніх органів зародка і ендосперму (k = 3-4%), що у більшості випадків дозволяє обмежиться одним етапом ВТО і забезпечити її технологічну ефективність при істотному скороченні часу відволожування.
• Лущення зерна до значень індексів k, що дозволяють забезпечити максимально можливу швидкість міграції вологи, може використовуватися після першого етапу кондиціювання з метою швидкісного коригування його результатів на наступному етапі кондиціювання.
• Широке впровадження у промисловість способу інтенсифікації ВТО зерна шляхом його лущення вимагає уточнення на основі практики помелів викладених результатів і розробки відповідних режимів з урахуванням відмінностей якості помольних партій зерна, що надходять у переробку.

Опубліковано за матеріалами

“Хранение и переработка зерна”

науково-практичний журнал

№6 (156) січень 2012

ЛІТЕРАТУРА

• Правила організації та ведення технологічного процесу на борошномельних заводах. – К.: Київський інститут хлібопродуктів, 1998. – С.17
• Єгоров Г.А. Технологічні властивості зерна. – М.: Агропромиздат, 1985. – 333с.
• Казаков Є.Д. Гігроскопічність складових частин зерна //Тр/МТІПП. – 1952. -С. 64-68.
• Любарський Л.М. Жито – М.: Видавництво технічної та економічної літератури, 1956. – 264 с.

Верещинський А.Л., кандидат технічних наук, генеральний директор ТОВ «ОЛИС»

Одним з ефективних методів підготовки пшениці до помелів є лущення. У результаті обробки лущенням знижується зольність і міцність зерна, вміст домішок, а також створюються передумови для ефективного кондиціонування. Таким чином, забезпечується підвищення якості борошна та його загального виходу, причому переважно за рахунок борошна високих сортів.

Анатомічні особливості будови зерна пшениці зумовлюють міцні зв’язки між усіма оболонками зерна, а також між оболонками та ендоспермом. З огляду на це найефективнішим методом лущення зерна пшениці є стирання та зсув, що забезпечується обробкою в лущильно-шліфувальних машинах з абразивним ротором. Зазначені машини давно і широко використовуються для лущення зерна різних культур під час переробки на крупу. Однак, незважаючи на це, відомості про властивості та особливості взаємодії їхніх основних робочих органів – шліфувальних кругів стосовно обробки зерна в існуючій літературі відсутні, що обмежує їхнє раціональне використання.

Виходячи з наявного досвіду створення та експлуатації лущильно-шліфувальних машин, як їхні абразивні ротори найкраще використовувати шліфувальні круги прямого профілю, що випускаються серійно (Тип 1 – за ГОСТ 2424-83) на керамічній зв’язці з різними зовнішніми діаметрами. Нормативною документацією передбачено різні характеристики матеріалу таких кругів, до яких належить марка шліфувального зерна, зернистість (тобто крупність шліфувального зерна), твердість круга і номер структури круга (ступінь зближення шліфувальних зерен). У табл. 1 наведені значення характеристик шліфувальних кругів, що застосовуються для обробки зерна, з урахуванням випущеної в даний час номенклатури.

Таблиця 1. Характеристики шліфувальних кругів за ГОСТ 2424 – 83, ГОСТ 3647 – 80 (ИСО 8486]

Изучение свойств шлифовальных кругов проводили с использованием лабораторного голлендра, конструкция которого позволяла изменять характеристики материала шлифовальных кругов путем их замены, обрабатывать образцы зерна разной исходной массы М_исх в течение разных периодов времени t, измерять мощность привода, затрачиваемую на шелушение N_ш, а также раздельно получать продукты обработки для вычисления индекса шелушения зерна k и дальнейшего изучения их качества.

В результате поисковых исследований было установлено, что взаимодействию рабочей поверхности шлифовальных кругов с зерном характерны несколько режимов и соответствующих состояний зерновой массы. Границы существования наблюдаемых режимов зависят от множества факторов, определяющим из которых является масса исходного образца зерна М_исх, обуславливающая степень заполнения рабочей зоны устройства. При низких значениях М_исх, но достаточных для псевдоожижения зерновой массы под действием вращающегося ротора, ее состояние характеризуется как разрозненное движение отдельных зерен. При этом наблюдается низкая интенсивность шелушения и неравномерная обработка поверхности зерен, часть из которых приобретает характерные повреждения концов или измельчается. Контакт зерен с рабочей поверхностью шлифовальных кругов носит кратковременный характер. Очевидно, что при этом радиально направленные составляющие сил взаимодействия преобладают над их составляющими, направленными по касательной к рабочей поверхности ротора. Мощность привода N_ш, затрачиваемая на реализацию такого режима, крайне незначительна и находится в пределах значений холостого хода устройства. Рассмотренный режим не обеспечивает эффективного шелушения и не может быть рекомендован к практическому использованию.

Повышение М_исх до некоторых значений  приводит к качественному изменению характера взаимодействий рабочей поверхности шлифовальных кругов с зерном. Поток псевдоожиженной зерновой массы уплотняется, значения касательно направленных сил взаимодействия увеличиваются, зерновки «захватываются» рабочей поверхностью кругов, что обуславливает более продолжительный контакт фаз. Указанный режим отличается резким повышением интенсивности шелушения, мощности привода N_ш, равномерности обработки поверхности зерен, при этом их повреждения снижаются до незначительных значений. Указанный режим обработки следует признать эффективным.

Дальнейшее повышение значений М_исх в диапазоне режима эффективного шелушения приводит к дальнейшему возрастанию интенсивности шелушения и мощности привода N_ш. При достижении определенных значений М_исх зерновая масса теряет подвижность и псевдоожиженное состояние, продуцируя заклинивание ротора. Такой режим следует характеризовать как аварийный.

На рисунке 1 представлены графики зависимостей k = f(М_исх), определенные для кругов с разными характеристиками материала при работе в различных условиях. Участок каждой кривой, выполненный прерывистой линией, характеризует не эффективный режим шелушения, а участки, обозначенные сплошной линией, соответствуют эффективному режиму шелушения. Конечные точки кривых, соответствуют максимально возможным значениям М_исх диапазона эффективного режима шелушения, за которым следует аварийное заклинивание ротора.

Следует отметить, что степень заполнения рабочей зоны, моделируемая в данном случае изменением массы исходного образца М_исх, в шелушильно-шлифовальных машинах непрерывного действия может быть оперативно регулируемым параметром, что обеспечивается конструкцией машины. Поэтому в условиях производства установка эффективного режима шелушения, а также обеспечение его функционирования в любой точке диапазона должны являться оперативно решаемой задачей.

Исходя из возможных режимов взаимодействия рабочей поверхности шлифовальных кругов с зерном, дальнейшие исследования выполняли в режиме, признанном эффективным.

В результате исследований установлено, что в процессе эксплуатации шлифовальных кругов изменяется характер их рабочих поверхностей, что связано с наличием или отсутствием эффекта самозатачивания, сходного по своей природе с самозатачиванием при шлифовании металлов. Наличие эффекта самозатачивания и его интенсивность зависят от характеристик материала кругов и условий их работы, определяющих величину и характер силовых взаимодействий. Так, после правки рабочая поверхность шлифовальных кругов характеризуется микрошероховатостью, обусловленной размерами шлифовальных зерен (зернистостью) и степенью их сближения, заданной номером структуры. Однако в процессе самозатачивания на рабочих поверхностях кругов образуются и развиваются неровности, превышающие линейные размеры шлифовальных зерен и величины расстояний, заданных структурой кругов. При шелушении зерна, рабочие поверхности шлифовального круга испытывают многократные разрозненные воздействия зерновок, что приводит к расшатыванию и отделению  целых агломератов шлифовальных зерен, с образованием новой поверхности агломератами, прикрепленными к кругу. Таким образом, характер взаимодействия зерна с рабочей поверхностью кругов определяется не отдельными зернами, образующими ровную поверхность, как при шлифовании металлов, а их агломератами, создающими макрошероховатость. Указанное свойство является основной особенностью самозатачивания шлифовальных  кругов и их работы при шелушении зерна.

При отсутствии эффекта самозатачивания шлифовальные зерна рабочей поверхности теряют режущую способность (затупляются) без последующего отделения от кругов. В условиях отсутствия регенерации рабочей поверхности круги теряют работоспособность с прекращением процесса шелушения. В виду отсутствия практической ценности изучение свойств кругов и особенностей их взаимодействия с зерном вне условий самозатачивания не целесообразно.

Наши наблюдения показали, что при самозатачивании в продолжение определенного периода (периода повышения работоспособности) рабочие поверхности вновь правленых кругов постепенно приобретаю макрошероховатость, которая достигает максимальных значений и определяется условиями работы кругов. Указанные изменения сопровождаются повышением интенсивности шелушения и мощности привода N_ш с достижением  максимальных значений и их стабилизацией в течение последующего периода времени работы. На рисунке 2 представлены графики зависимостей k = f(t) и N_ш = f(k), полученные при разном времени Т наработки кругов. Кривые 1 и 2 относятся к периоду повышения работоспособности кругов, а кривые 3 и 4 соответствуют периоду их стабильной работы в испытываемых условиях. Период стабильной работы кругов заканчивается периодом снижения  работоспособности и полной ее потерей в результате износа, характеризуемого изменением исходного профиля их рабочих поверхностей  и уменьшением  диаметра до критических значений.

Рис.2. Графики зависимостей: а) k = f(t); б) N_ш = f(t).

25А F60 СМ1; М_исх = 0,25кг; V_р = 11,0 м/с. 1 – Т1, 2 – Т2, 3 – Т3, 4 – Т4; Т1<T2<T3<T4.

Рис.3. Графики зависимостей: а) k = f(t); б) N_ш = f(k).

М_исх = 0,25кг; V_р = 11,0 м/с.
1 – 64С F46 СМ1; 2 – 64CF60 CM1; 3 – 64CF80 CM1;
4 – 14А F60 СМ1, 25А F60 СМ1; 5 – 64CF46 CТ1.

Установлено, что длительность определенных выше периодов, ресурс и количественные показатели работы шлифовальных кругов зависят от интенсивности процесса самозатачивания. Указанные свойства шлифовальных кругов определяются их твердостью и зернистостью, а также зависят от марки шлифовального зерна. На рис. 3 представлены графики зависимостей k = f(t), определенные для шлифовальных кругов разной зернистости, твердости и с разными марками шлифовального зерна в период стабильной работы в тождественных условиях. Как видно из представленных графиков, кругам меньшей твердости и большей зернистости с марками шлифовального зерна 54С и 64С соответствует более высокая интенсивность шелушения. Для указанных кругов характерна более развитая макрошероховатость, приобретенная в процессе самозатачивания, что объясняется более низкой прочностью закрепления в них шлифовальных зерен. Кроме того, агломераты шлифовальных зерен таких кругов имеют более острые кромки ввиду менее продолжительных периодов работы. Шлифовальные зерна марок 54С и 64С тверже зерен 14А и 25А и имеют более угловатые и острые кромки, поэтому их агломераты сохраняют высокую режущую способность в течение более длительного времени работы.

Влияние характеристик материала шлифовальных кругов на качество обработки зерна изучали путем определения зольности продуктов шелушения, а также приращения количества травмированных зерен. Результаты исследований позволили заключить, что при эффективном режиме шелушения значимым фактором, определяющим зольность продуктов шелушения, является только лишь значение коэффициента шелушения k (рис. 4). Указанная закономерность объясняется отсутствием жесткого контакта рабочей поверхности шлифовальных кругов с зерновками, находящимися в псевдоожиженном состоянии в процессе обработки. Таким образом, воздействие агломератов шлифовальных зерен, отличающихся в результате самозатачивания крупностью и остротой кромок, не приводит к чрезмерной глубине их проникновения в поверхностные слои зерновок. Однако анализ фракционного состава оболочечных частиц (табл. 2) указывает, что применение шлифовальных кругов с более высокой интенсивностью самозатачивания, а значит с более развитой макрошероховатостью рабочей поверхности, обеспечивает отделение оболочек более крупными частями. Приращение числа травмированных зерен во всем диапазоне эффективного режима шелушения незначительно и не превышает 0,5%.

Таблица 2. Фракционный состав оболочечных частиц

Выполненные исследования позволяют сформулировать ряд практических выводов:

• Для обеспечения обработки зерна в диапазоне эффективного режима шелушения шелушильно-шлифовальные машины с абразивным ротором следует оснащать средствами оперативного регулирования степени заполнения рабочей зоны – питающим устройством для подачи исходного зерна в машину и синхронизированным с ним по производительности устройством отвода обработанного зерна из машины.
• Подбор характеристик материала кругов, обеспечивающих рациональную интенсивность шелушения и взаимосвязанный ресурс эксплуатации, необходимо осуществлять экспериментальным путем для каждых конкретных условий работы с учетом закономерностей, изложенных выше.
• Обеспечение надежного эффекта самозатачивания и сокращение периода повышения работоспособности новых кругов возможно путем предварительного искусственного создания макрошероховатости на их рабочих поверхностях в процессе правки.
• Отсутствие значимого для практики влияния характеристик материала шлифовальных кругов на качество обработки зерна дает основание утверждать, что в условиях производства обеспечение рациональной интенсивности шелушения и ресурса эксплуатации шлифовальных кругов является достаточным условием при выборе характеристик их материала.

Опубликовано по материалам
“Хранение и переработка зерна”
научно-практический журнал
№11 (149) ноябрь 2011

Верещинський О.П., генеральний директор ТОВ «ОЛИС», кандидат технічних наук

Як відомо, будь-яка зернова маса містить різні за крупністю зерна. Мілка фракція за своїми технологічними властивостями відрізняється від крупної. Для мілкої фракції пшениці характерними є низькі борошномельні властивості. При зменшенні розмірів зерна збільшується питома площа його зовнішньої поверхні, а значить підвищується вміст оболонок та алейронового шару, що обумовлює суттєве збільшення зольності та зниження натури. Крім того, значна кількість смітної та зернової домішок, що присутні в зерновій масі пшениці, за розмірами відповідають розмірам її мілкої фракції.

Таким чином, присутність мілкої фракції в помольній партії пшениці обмежує можливості підвищення загального виходу борошна та борошна високих сортів. З метою покращення борошномельних властивостей при сортових помелах пшениці деякими рекомендаціями мілку фракцію передбачено вилучати з подальшим використанням на кормові цілі. Так, наприклад, за даними досліджень [1] при вилученні мілкої фракції (2,2х20/1,7х20), що склала 11,З2% від початкової маси зерна, вихід крупок, дунстів та борошна у драному процесі з тої частини зерна, що потрапила на розмел, виріс на 1,28%, а їх зольність зменшилась на 0,03%. В роботі [2] наведені дані ефективності відбору мілкої фракції на різних млинах Росії, що підтверджують результати, подані вище. Так, у середньому, відбір 72% зерна мілкої фракції забезпечує підвищення загального виходу борошна на 0,9%, а борошна високих сортів – на 1,7%.

В таблиці нами наведено економічні результати реального помелу, проведеного без відбору мілкого зерна, та прогнозовані результати помелу з відбором мілкого зерна, що моделювали за даними [2]. Підвищення виходу високих сортів борошна, за рахунок вилучення дрібної фракції порівну віднесли на вищий і перший сорти. Дрібну фракцію зерна рахували пшеницею 6 класу. Вартість зерна та продуктів переробки приймали за середніми цінами на один і той же період (перша декада травня 2011 року) за даними сайту www.muka.zerno.kiev.ua. Для спрощення розрахунків затрати на переробку, механічні втрати, відходи та вплив зволоження в обох випадках приймали тотожними, що при порівнянні дає змогу їх не враховувати.

Таблиця

Як видно з таблиці, помел з вилученням мілкого зерна поступається економічними результатами. Деяке покращення борошномельних властивостей зерна в результаті зазначеної операції навіть не компенсує втрат, що виникають в наслідок реалізації частини зерна помольної партії (3-4 клас) за цінами пшениці 6 класу. Крім того, за кормовою цінністю, показниками якості та товарним виглядом мілка фракція пшениці значно поступається пшениці б класу, тож може бути реалізованою тільки за ціною, що значно нижча за прийняту в розрахунках. Слід зазначити, що мілка фракція пшениці, як правило, характеризується підвищеним вмістом клейковини, яка за якістю не поступається іншим фракціям. Тож вилучення зерна дрібної фракції в окремих випадках може викликати зниження хлібопекарських властивостей борошна. Таким чином, в сучасних умовах господарювання фракціонування зерна пшениці та вилучення мілкої фракції з сортового помелу не забезпечує раціонального використання сировинних ресурсів і призводить до втрати частини прибутку від переробки.

Очевидним є те, що фракціонування пшениці може бути виправданим заходом тільки у разі подальшого застосування операцій підвищення борошномельних властивостей мілкої фракції та переробки її з основною частиною зерна у борошно.

Дійсно, фракціонування зерна створює передумови для покращення ефективності очистки відокремлених фракцій від домішок за рахунок зниження навантажень на робочі органи машин, більш точного підбору характеристик їх робочих органів та режимів роботи. Однак очистка зерна мілкої фракції пшениці потребує використання складних та комбінованих методів очистки і рідко є вдалою, що зумовлено характеристиками домішок, які разом з мілким зерном утворюють тяжко роздільні та нероздільні суміші. Крім того, очистка зерна від домішок, а також очистка поверхні зерна в оббивальних машинах, практично не забезпечують зниження його зольності. Таким чином, фракціонування пшениці та подальша поглиблена очистка її мілкої фракції не може бути достатньо ефективним рішенням щодо щодо суттєвого підвищення борошномельних характеристик помольної партії в цілому.

Відомо, що ефективним методом покращення борошномельних властивостей пшениці є лущення. Обробка лущенням приводить до значного зниження зольності зерна та вмісту домішок, в т.ч. і тих, що не виділяються простим сепаруванням. Як результат – підвищення виходу та якості борошна для забезпечення ефективності підготовки зерна до помелу лущенням фракціонування зерна не є обов’язковим. Однак, якщо технологічні рішення побудови млинзаводу унеможливлюють організацію лущення загального потоку зерна, слід використовувати фракціонування зерна і лущення тільки мілкої фракції. Особливості проведення такої операції було наведено у нашій статті «Подготовка зерна шелушением на мельницах сортовых помолов пшеницы», яка опублікована в №11 журналу «Хранение и переработка зерна» за 2009 рік. Згідно з рекомендованою схемою мілка фракція виділяється після основного етапу кондиціювання, лущиться та разом з основним потоком зерна направляється у помел. Ефективність такого вибіркового лущення по зниженню зольності і вмісту домішок в загальному потоці зерна, що надходить в помел, відповідає сумарній ефективності всього зерноочисного обладнання, добре оснащеного за традиційними схемами млинзаводу.

Таким чином, вилучення мілкого зерна з помелу не є доцільним рішенням з огляду на економічну ефективність переробки. Застосування лущення при підготовці зерна надає можливість ефективно використати мілку фракцію пшениці у виробництві сортового борошна, що дозволяє не тільки уникнути втрат сировини, але і отримати додаткові прибутки.

Опубліковано за матеріалами
“Хранение и переработка зерна”
науково-практичний журнал

№ 6 (144) червень 2011

• 1. Кулик В.Г., Максимчук Б.М., Чакар А.П. Борошномельні заводи на комплектному обладнанні. – М.: Колос 1984, – с 10,11.
• 2. Єгоров Є.А., Петренко Т.П. Технологія борошна і крупи. – М.: МГУПП, 1999. – с.43,44.

 О.П. Верещинський, канд. техн. наук, генеральний директор ТОВ «ОЛИС» (м. Одеса)

Деякі агропромислові підприємства і холдинги, досягнувши успіху у виробництві зерна, прагнуть створити або розширити відділення з його переробки. Часто в їх поле зору потрапляють виробництва з виготовлення борошна або крупи. На жаль, більшість керівників, які освоюють цей новий для себе вид бізнесу, схильні до помилок у виборі ефективних засобів його реалізації, адже переробка зерна глибоко специфічна. Спробуємо без заглиблення у технологічні аспекти прояснити основні організаційно-технічні підходи до створення успішного переробного виробництва.

Усі основні положення, сформульовані для млинового виробництва*, справедливі і для виробництва круп. Винятком є ​​тільки те, що при переробці зерна у крупу помольних партій не формують, а всі, партії, що надходять, переробляють окремо з урахуванням їх індивідуальних особливостей. Відмінності у технології переробки окремих видів зерна визначають спеціалізацію круп’яних виробництв. Залежно від особливостей технологій і раціонального використання сучасного обладнання існують такі круп’яні виробництва: універсальні; з вироблення кукурудзяної крупи для харчових концентратів; з переробки гречки, вівса; з вироблення зернових пластівців.

Технології пшеничної, ячної, перлової і горохової крупи мають багато спільних технологічних операцій, що виконуються на однакових машинах. Як правило, подібні технології об’єднують до єдиних виробництв, що звуть універсальними. Переведення устаткування з виробництва одного виду крупи на інший здійснюється при його повній зупинці шляхом його зачищення, заміни робочих органів деяких машин і зміни маршрутів руху ряду продуктів. Залежно від потужності виробництва така перебудова може тривати від кількох десятків хвилин до однієї робочої зміни.

Універсальні виробництва часто створюють з можливістю переробки проса у пшоно і кукурудзи у крупу, подрібнену без відбору зародка. Універсальні виробництва об’єднують відносно нескладні технології, тому їх реалізація навіть при малій продуктивності, здійснюваній на малогабаритному обладнанні, відрізняється високою ефективністю.

Більшість харчових концентратів виробляють з кукурудзяної крупи та борошна. Останнім часом кукурудзяну крупу використовують і при виробництві пива, але для цього придатна крупа, вироблена з відбором зародка, й отримане з неї борошно. Технологія виробництва такої крупи включає досить складні, розгалужені процеси збагачення, що ефективно реалізують тільки на промисловому обладнанні. Таку технологічну схему доцільно створювати при продуктивності підприємства за зерном 50-60 т/добу.

Для переробки гречки у крупу ядрицю і вівса у вівсяну крупу також потрібні глибоко спеціалізовані технології, оскільки основні технологічні елементи та обладнання індивідуальні для кожної з технологій. Ефективність переробки гречки і вівса досягається лише на промисловому обладнанні, при мінімальній продуктивності підприємств 30 т/добу. Численні спроби реалізації зазначених технологій на міні-виробництвах виявилися неспроможними.

Технологічні лінії з вироблення зернових пластівців зазвичай включають до складу розглянутих вище круп’яних виробництв в якості заключного етапу переробки. Такі лінії дозволяють на одному і тому ж комплекті обладнання отримувати пластівці з різних культур, проте на практиці у структурі виробництва цієї продукції переважає вироблення вівсяних пластівців.

Слід зазначити, що переробка гречки, вівса і виробництво пластівців пов’язані з необхідністю використання процесів пропарювання і сушіння, що вимагають значних витрат теплової енергії. Тому на таких виробництвах доцільно будувати парову котельню, яка зможе виробляти пару при спалюванні гречаної і вівсяної лузги.

Тенденції розвитку вітчизняної зернопереробки обмежені внутрішнім ринком збуту готової продукції. Абсолютно ясно, що у перспективі переробна промисловість обмежиться 20-30 виробництвами національного масштабу, підтримуваними державою або ж великими споживачами. У той же час збережеться і безліч виробництв регіонального рівня з продуктивністю до 100 т/добу, що значно перевищують першу групу підприємств за сумарними обсягами переробки.

З точки зору економічної ефективності, переробку зерна доцільно організовувати ближче до місць його виробництва, де також нижче оренда площ і дешевша робоча сила. Як правило, такі виробництва орієнтовані на не дуже віддалених міських споживачів. З урахуванням постійного зростання вартості перевезень зазначені тенденції будуть посилюватися.

Створення ефективних і прибуткових переробних виробництв з урахуванням рівня їх технічної складності і капіталоємності цілком доступно як окремим агропромисловим підприємствам або холдингам, так і регіональному бізнесу у цілому. Тому завданням переважної більшості переробних підприємств буде регіональне лідерство, яке забезпечується подальшим розширенням ринку збуту продукції через створення наступних виробництв: макаронного, хлібопекарського, з вироблення харчових концентратів, з вироблення продуктів швидкого приготування і т.п. Організаційно-технічний рівень таких підприємств повинен забезпечувати сувору мінімізацію витрат сировини і енергії, лавірування у межах декількох «сильних» позицій асортименту, своєчасну реакцію на зміну попиту і швидке заповнення нових товарних категорій.

Виробництва з переробки зерна є складними інженерними спорудами й їх необхідно створювати по заздалегідь розробленими проектами. Рівень технічних завдань, що вирішуються у процесі створення виробництва, набагато вище рівня компетенції «експлуатаційників» навіть найвищої кваліфікації. Така робота під силу фахівцям, що глибоко володіють необхідним комплексом знань, де технології виробництва борошна, крупи і пластівців займають центральне місце.

Діяльність ТОВ «ОЛИС» заснована на розробці технологій і на виробництві обладнання з переробки зернових. Дослідницький і інженерно-технічний персонал нашого підприємства має спеціальне базову освіту (у тому числі і наукові ступені) з технології борошна, крупи та інших спеціальностей, що викладаються в Одеському технологічному інституті харчової промисловості ім. М.В.Ломоносова. Частина наших співробітників розпочала свою трудову діяльність у науково-дослідних колективах і на підприємствах колишньої системи хлібопродуктів. Сьогодні вони мають значний дослідний і виробничий досвід галузевого рівня. Молоді співробітники зробили свої перші практичні кроки вже у нашій компанії. Їх відрізняє демократичність у виборі засобів вирішення технічних завдань і постійна потреба ревізії традиційних підходів. Основу нашої конструкторської групи і виробничого персоналу складають колишні верстатобудівники, чий високий професіоналізм відомий далеко за межами Одеси.

* Див. статтю в 4/2011, с.50

Опубліковано за матеріаламим
“Хлебопродукты” щомісячний
теоретичений и наукоко-практичений журнал
5/2011, С. 38-39

О.П. Верещинський, кандидат технічних наук, генеральний директор ТОВ «ОЛИС» (м. Одеса)

Опубліковано за матеріалами
“Хранение и переработка зерна”
науково-практичний журнал
№12 (138), 2010 рік

О.П. Верещинський, кандидат технічних наук, генеральний директор ТОВ «ОЛИС»

Як відомо, задачею сортових помелів є найбільш повне вилучення ендосперму в готову продукцію шляхом відділення його від інших анатомічних частин зерна. Степінь вирішення вказаної задачі є основою для оцінки рівня технології, організації та ведення помелу. Саме на цьому положенні засновані майже всі методи оцінки ефективності процесів помелу зерна, що до тепер являються предметом наукових пошуків. Однак, ефективність будь-якої технології, крім іншого, вимірюється рівнем затрат, необхідних для досягнення певного результату, що не враховується при розробці зазначених методів. Таким чином, визначення технологічної ефективності процесів помелу не достатньо для кінцевої оцінки ефективності технології. В результаті ціла низка важливих запитань, актуальних для будь-якого борошномельного заводу залишається без відповіді. Так, наприклад, неможливо визначити, при якому виході і якості борошна помел буде найефективнішим, яку ефективність очікувати від переробки зерна певної технологічної цінності,як порівнювати між собою ефективність різних помелів різного зерна. Таким чином, оцінка ефективності технології, що забезпечить успішність господарювання, має бути техніко-економічною. Метод, що забезпечує її реалізацію, повинен характеризуватися об’єктивністю, достатньою точністю, оперативністю та простотою.

Використовуючи статистичні дані інформаційного агентства АПК-Інформ, нами був проведений аналіз вартості різних сортів борошна з 2004 по 2009 роки. Вибіркові дані такого аналізу в періоди стабільних цін на зерно наведені в табл. 1.

Таблиця 1.

В останні роки за показник якості борошна, що характеризує рівень переробки зерна, використовують його білість. Цей показник є обов’язковим при визначенні сорту борошна, а значить і його вартості. На рис. 1 наведені графіки, побудовані за даними таблиці, що відображають вартість сортів борошна від його білості. При цьому числові значення білості сортів борошна були вибрані за даними більшості знаних підприємств галузі і для вищого, першого та другого сортів склали відповідно 59, 44 і 20 умовних одиниць білості. Як видно з малюнку, викладені дані підпорядковуються залежностям, що можуть бути описані лінійними рівняннями. Подальший аналіз показує, що значення вільного параметра кожного рівняння співпадає з вартістю зерна у відповідний період. Не нульовий член відображає рівень співвідношення вартості борошна різних сортів і зерна у різні періоди. Таким чином, вартість борошна Сб, визначається залежністю:

Сб = А*Б + Сз, грн/т (1)
де А – показник, що визначає залежність вартості борошна від його білості, грн/т у.о. білості,
Б – білість борошна, у.о., Сз – вартість зерна, грн/т.

Отже, вартість борошна любого з сортів можна представити як арифметичну суму вартості зерна за той чи інший період та додану вартість від переробки, що залежить від сорту (білості) борошна. Істотний вплив вартості зерна на вартість борошна є природнім, бо близько 90% затрат при виробництві борошна складає сировина. Різниця у вартості між сортами (білістю) борошна та зерном у різні періоди є різною, бо відображає стан попиту та пропозицій ринку.

При використанні наведених залежностей показник білості борошна набуває безперервності, що збігається з практикою. Дійсно, борошно вищого сорту з білістю, наприклад, 56 одиниць і 62 одиниці мають різну ринкову вартість, а борошно першого сорту з білістю 36 одиниць і борошно другого сорту з білістю 35 одиниць мають приблизно однакову вартість. Таким чином, показник «білість» не тільки визначає вартість борошна відповідно до його сорту, але і відображає вартість різного борошна у межах одного і того ж сорту.

З урахуванням залежності (1) сумарну вартість продуктів переробки, отриманих з певної маси використаного зерна, можна визначати як суму добутків маси відповідного сорту борошна і його вартості, визначеної за показником білості. Однак, до продуктів, що суттєво впливають на результати переробки, також належать висівки. Без врахування цієї складової визначення ефективності неможливо назвати повним. Звичайно, визначення білості висівок у фізичному розумінні є абсурдом. Однак, якщо подовжити пряму залежності вартості борошна від його білості (рис. 2) до перетину зі значенням вартості висівок Св у той-же період, то на осі білості отримаємо цілком визначене в арифметичному розумінні від’ємне число Бв, що умовно можна назвати «білістю висівок». Цей умовний показник є сталим для відповідного періоду і дає змогу визначити вартість висівок в залежності від вартості зерна. Його від’ємне значення, на відміну від борошна, вказує, що при переході частини маси зерна у висівки вартість цієї частини зменшується, що відповідає економічній сутності переробки. Таким чином, сумарна вартість Сп продуктів переробки, отриманих з певної маси зерна Вз, визначається виразом:

 де n – кількість продуктів переробки (борошно за сортами, висівки),
Бі – білість і-го продукту, у.о., Ві – маса і-го продукту, т.

Якщо обидві частини рівняння (2) розділити на вартість переробленого зерна (Вз х Сз), то значення К = С/Вз*Сз вказує, у скільки разів збільшується (зменшується) вартість зерна у результаті переробки з урахуванням виходу продуктів та їх якості, що повною мірою характеризує техніко-економічну ефективність переробки . Таким чином значення К може використовуватись як узагальнений критерій ефективності переробки.

Для зручності використання запишемо вираз у перетвореному вигляді:

де B_і – вихід і-го продукту, %.

Облік критерію ефективності К у відсотках надає зручності при порівняльних обрахунках і вказує на скільки відсотків сумарна вартість продуктів переробки перевищує вартість зерна у кожному випадку. Крім того, кожна складова обчислюваної суми за виразом (3) дає уявлення про внесок кожного з продуктів у рівень ефективності переробки.

Аналіз залежностей вартості борошна від його білості та вартості зерна і висівок за різні періоди показує, що «білість висівок» набуває значень близько 40 у.о., а значення А в середньому становить 9 грн/т у.о. Математична обробка даних показала, що з огляду на точність оцінки наведені величини придатні для практичного використання. У разі потреби значення А та Бв не складно уточнити для будь-якого періоду, виходячи з вартості борошна за сортами (вартості зерна, висівок) за цей же період.

Опубліковано за матеріалами
“Хранение и переработка зерна”
науково-практичний журнал
№9 (123), 2009 рік

<div”>

ХРАНЕНИЕ ГОТОВОГО ПРОДУКТА – МУКИ

Между выработкой муки и ее отгрузкой потребителю всегда существуют разрывы во времени, используемые для подготовки партий готовой продукции. Такая подготовка может осуществляться по нескольким схемам. На мельницах малой производительности сорта муки формируют непосредственно в производственном корпусе и хранят до отгрузки в складах хранения готовой продукции в мешках, мелкой таре и (или) в бестарном виде. С повышением производительности мельницы хранение больших объемов муки в таре проблематично. Поэтому выработанную по сортам муку хранят в бестарном виде, производя ее зашивку в мешки или фасовку в мелкую тару непосредственно перед отгрузкой. При такой организации грузопотоков выбойное, фасовочное отделение и склады готовой продукции совмещают в цех готовой продукции. Часто возникают ситуации, когда на момент переработки зерна в производственном корпусе неизвестно мука каких сортов, в каких количествах, в каком виде и когда именно будет отгружена. В таких случаях целесообразно выводить из производственного корпуса несколько потоков муки, хранить их раздельно в бестарном виде и смешивать с формированием требуемых сортов по мере необходимости. Обычно в цехе готовой продукции предусматривают обогащение муки микродобавками, а также гранулирование отрубей. Как показывает опыт, для обеспечения бесперебойной работы мельницы в условиях современного хозяйствования емкость хранящих мощностей должна быть рассчитана не менее чем на 5-6 суток хранения всей вырабатываемой продукции.

Опубликовано по материалам «ЗЕРНО» № 03 (35) 2009 г.
Всеукраинский журнал современного агропромышленника

Верещинський А.П., кандидат технічних наук,

Крошко А.В., інженер-технолог ЗАТ “Украгропрод”

В останні роки значна частина борошна виробляється на млинах малої продуктивності. До них відносяться млини продуктивністю 25-60 т/доб. за зерном, зі скороченими схемами сортового помелу.

Основною рисою млинів розглянутого типу є застосування “коротких” схем розмелу зерна, що складаються з 8, 6 і навіть 4 систем. Забезпечення високого виходу борошна в таких схемах вимагає вилучення його значної кількості у драних процесах, що досягається веденням низьких режимів подрібнення. Для таких режимів, як правило, характерно невисока якість борошна через переподрібнення оболонок зерна, а також потрапляння в нього значної частини домішок, що містяться в зерні. Крім того, низькі режими до мінімуму знижують кількість крупок, а значить і борошна вищої якості, що отримується у розмельних процесах. Абсолютно ясно, що в умовах дефіциту крупок процеси збагачення не в змозі істотно змінити загальний баланс борошна в сторону високих сортів і в більшості розглянутих схем відсутні. Таким чином, існуючі протиріччя якість-вихід борошна на млинах розглянутого типу є нерозв’язними у межах їх розмельних відділень. Ефективне вирішення зазначеної проблеми пов’язане з необхідністю суттєвого підвищення якості борошна у драних процесах і, як показує досвід, забезпечується виконанням більш високих вимог до підготування зерна для помелу. До таких належить не тільки ретельне очищення та приведення зерна у найкращий для подрібнення стан шляхом кондиціювання, а й забезпечення істотного зниження його зольності. Виконання зазначених завдань ускладнене специфічними умовами млинів малої продуктивності, до яких відноситься обмеженість ресурсів, комунікацій і робочого простору, а, отже, обмежені можливості з використання парку машин.

Аналіз роботи млинів малої продуктивності, як вітчизняного спорудження, так і зарубіжного виробництва, показує, що у скорочених схемах підготування традиційно обладнання, що використовується, не може належним чином забезпечити поставлених вище вимог. Для вирішення цього завдання необхідна розробка нових технологічних рішень і машин з їх реалізації.

Розглядаючи ефективність підготування зерна до помелу як головний чинник підвищення показників роботи млинів малої продуктивності, наше підприємство успішно впроваджує схеми підготовки, що містять нові технологічні фрагменти, які реалізуються спеціально створеними машинами. Таке обладнання призначене для обробки потоків 1-3 т/год і відрізняється високою ефективністю у скорочених схемах.

Ситоповітряний сепаратор, оснащений ярусом розвантажувальних сит, що на 40-60% знижує навантаження на підсівні сита, підвищуючи ефективність їх роботи. Покращена конструкція кріплення ситових рамок виключає підсмічення, а також полегшує заміну сит при їх обов’язковому підборі для кожної партії зерна. Кінематичні характеристики коливань кузова сепаратора близькі до коливань розсівів і спільно з надійною системою очищення сит створюють найкращі умови просіювання.

Машина для очищення поверхні передбачає використання бичового, щіткового, абразивного або комбінованого роторів, а також ситових або щіткових дек. Щадний або більш інтенсивний вплив арсеналом засобів, що наведений вище, спільно з організацією руху повітря “на результат” дозволяє досягати необхідного ефекту у кожному конкретному випадку установлення таких машин у схему.

Машина “Каскад-М” забезпечує можливість глибокої, рівномірної обробки поверхні зерна без утрат ендосперму, а також відділення більшої частини важко відокремлюваних домішок і малоцінних зерен шляхом їх руйнування.

Повітряний сепаратор, аспіратор із замкнутим циклом повітря й аспіраційні колонки сконструйовані з можливістю максимального візуального контролю процесів пневмосепарації. Зазначені машини відрізняються підвищеною чіткістю розподілу, що забезпечено збільшеними зонами сепарації, вирівняністю повітряного і стабільністю подачі зернового потоків у широких межах регулювань.

Зволоження зерна у сегментних “високооборотних” шнеках з використанням ротаметрів і живильника забезпечує належне змішування і взаємне дозування зерна і води. У більшості випадків, за рахунок порушення цілісності оболонки і нагрівання зерна в результаті інтенсивної обробки поверхні, вдається обмежитися одним етапом кондиціювання з наступним дозволоженням і короткостроковим відволожуванням перед першою драною системою. У холодну пору року хороший ефект кондиціювання дає підігрів зволоженого зерна у термобункері безперервної дії, під який облаштовується один з бункерів для відволожування. При таких умовах градієнти температури і вологи одночасно спрямовані всередину зерен, підвищуючи швидкість проникнення вологи і знижуючи, тим самим, час відволожування.

Використання наведених засобів дозволяє ретельно очистити зерно, знизити його первісну зольність на 0,2-0,4%, а також провести необхідні зміни структурно-механічних властивостей, що дозволяє вже на першій драній системі видобувати 15-17% борошна білістю 56-58 од.

Переоснащені відповідно до викладеного вітчизняні млини, а також млини голландського, датського, турецького та ін. виробництва, дозволяють виробляти до 78% сортового борошна, з яких 65-70% борошна вищого сорту. Окупність коштів на переоснащення становить 3-4 місяці при цілодобовій роботі млина.

Верещинський О.П., кандидат технічних наук, голова правління ЗАТ “Украгропрод”

У статті “Ефективна переробка – головний фактор популяризації соризу” (журнал “Зберігання і переробка”, №1, 2002 г.) нами були викладені проблеми виробництва крупи з зерна соризу, шляхи їх вирішення та отримані результати. Разом з тим, деякі фрагменти представленої роботи отримали більш глибоке продовження і більш широке використання, оскільки зачіпають основоположні процеси переробки ряду інших культур. До таких процесів відносяться операції лущення-шліфування зерна, здійснювані, переважно, у машинах, які мають дію, що стирає. Розуміння сукупності дій з вироблення крупи як цілеспрямованого перерозподілу анатомічних частин зерна, дає підставу розглядати обробку його поверхні як один з найпотужніших інструментів впливу на підвищення ефективності виробництва у цілому. Викладене і є основним аргументом, який підтверджує актуальність викладеного нижче матеріалу.

Протягом декількох останніх десятків років як в Україні, так і за кордоном основною і єдиною поширеною конструкцією машин для лущення – шліфування зерна є машини типу А1-ЗШН. Хоча такі машини призначені для обробки ячменю, пшениці і гороху, їх застосовують і для переробки інших культур. Відносна простота й універсальність конструкції зумовила масовий її випуск різними підприємствами у своєму вдосконаленому вигляді. Проте, проведені нами випробування подібних машин свідчать, що даному типу характерні істотні недоліки, властиві традиційній конструкції Аl-ЗШН-3. Аналіз конструктивних особливостей таких машин показав, що дотепер завдання “вдосконалення” зводилися до створення машин малої продуктивності, а конструктивні відмінності визначаються, в основному, технічними можливостями підприємства виробника.

До основного недоліку машин розглянутого типу відноситься низька ефективність лущення – шліфування, що супроводжується високими питомими енерговитратами. Забезпечення якості обробки досягається вимушеним багаторазовим числом пропусків (від двох до шести), тобто числом машин, що використовується, а енерговитрати при цьому можуть перевищувати більше половини необхідних на усе виробництво крупи. Крім того, для забезпечення одночасної роботи зазначеного числа машин потрібні розвинені транспортні, аспіраційні та інші комунікації, що пов’язано зі значними капіталовитратами на їх створення, експлуатацію та обслуговування.

Одним із прикладів вищесказаного є те, що при заявленій у паспорті продуктивності 3 т/год реальна продуктивність Аl-ЗШН-3 на виробленні перлової або соризовой крупи (необхідність п’яти – шести пропусків) знаходиться у межах 250 – 300 кг/год у перерахунку на одну машину. Таким чином, енерговитрати тільки на лущення – шліфування однієї тонни зерна становлять близько 80 кВт!

Разом з тим, аналіз роботи машин типу А1-ЗШН, проведений нами за декількома параметрами, показав, що основною причиною їх недоліків може є нераціональна організація використовуваних режимів обробки. Вищевикладене зумовило необхідність більш глибокого вивчення нами закономірностей процесів лущення-шліфування, як перспективу для створення високоефективного обладнання нового рівня.

У зазначених цілях нами було проведено цикл експериментів з використанням спеціально створеного голлендра зі змінними робочими органами і можливістю роботи як в періодичному, так і безперервному режимах. В ході досліджень проводилося вивчення закономірностей процесів лущення-шліфування різних видів зерна при різних кінематичних і силових характеристиках систем: продукт – повітря – робочі органи.

Слід зазначити, що за критерії оцінки якості обробки зерна були обрані:

• коефіцієнт обробки k (%), який визначається як різниця між масами вихідного і обробленого продукту, віднесена до маси вихідного продукту;
• ступінь вирівняності обробленого продукту, що визначається візуально.

Необхідність застосування зазначених критеріїв викликана тим, що коефіцієнт лущення, в традиційному його розумінні, дуже суб’єктивний щодо обробки стиранням. Крім того, розподіл зерен на обрушені і не обрушені не в повній мірі відображає ступінь обробки, що є значущою, зокрема, для зерна ячменю, пшениці, соризу.

Значний обсяг проведених досліджень не дозволяє їх викладення, а тим більш детального аналізу у межах цієї статті. У зв’язку з цим ми наводимо тільки основні висновки, що вказують спрямованість нашої подальшої конструкторської роботи.

1. До числа значущих параметрів, що впливають на величину значення k, слід відносити: час обробки, різницю окружних швидкостей ротора і продукту (U), концентрацію продукту в робочій камері (Q), яка визначається як відношення маси продукту в камері до її обсягу, корисну площу і зернистість абразивної поверхні ротора.Вид залежності k від кожного з перерахованих параметрів при фіксованих значеннях інших близький до лінійного.
2. У свою чергу, значення величини U залежить від цілого ряду конструктивних параметрів, серед яких найбільш дієвим є величина опору (шорсткість) ситової обичайки (циліндра). Разом з тим, навіть при фіксованих конструктивних параметрах завжди існує залежність U=f (Q). Вигляд зазначеної залежності представлений на рис. 1 і характеризує вплив умов стискання на процеси передавання і розподілу енергії приводу.
   

   Рис. 1. Графіки залежностей k=f(Q), U=f(Q), N=f(Q).

    

3. З урахуванням залежності U=f (Q), в реальному лущильнику залежність k=f (Q), має вигляд, також представлений на малюнку. Збільшення значень Q призводить до зростання сил притиснення продукту до ротора, а отже, до інтенсифікації діянь, що стирають, (висхідний ділянку кривої). Закономірно, що більш високі значення прирощення k характерні ділянці зростання U. Однак при значеннях Q, близьких до насипної маси, продукт втрачає рухливість, і максимальні значення діянь, що стирають і характерні для такого режиму, припадають на суміжні з робочою поверхнею шар продукту. Значення k різко падає тому що частина продукту залишається необробленою, а споживана енергія приводу здебільшого витрачається на стирання і нагрівання суміжного шару.
4. Наведені вище закономірності підтверджуються характером залежності споживаної питомої потужності привода N від значення концентрації Q, N=f (Q), також представленої на рис. 1. При значеннях Q, близьких до насипної маси продукту, процеси стирання супроводжуються заклинюванням, що викликає шум, вібрацію, а отже, додаткову дисипацію енергії про що свідчить різке зростання значень N.
5. Аналіз графіків, наведених на рис. 1, вказує на існування області найбільш раціональних значень Q (відрізок А-Б) з точки зору максимальних значень k і мінімальних значень N. Таким чином, режими найбільш сприятливої роботи лущильних машин зумовлюються відповідною зоною значень Q.
6. Очевидно, що взаємодія частинок сипучого продукту з робочою поверхнею ротора носить імовірнісний характер. Отже, інтенсифікація перемішування продукту в радіальному напрямку до робочої поверхні ротора веде до усереднення сумарного числа стираючих контактів кожної частки. Таким чином, ступінь вирівняності обробленого продукту залежить від інтенсивності вищевказаного перемішування, що задається конструктивними особливостями ротора і ситової обичайки, а також величини концентрації Q, яка визначає умови стискання (п.3).
7. Безперервний рух продукту уздовж осі ротора, тобто від завантажувального до розвантажувального отвору, є невід’ємною умовою роботи розглянутих машин у безперервному циклі. Різниця сумарних швидкостей окремих частинок в осьовому напрямку, що викликається наявністю перемішування, призводить до різного часу їх обробки, що вкрай негативно позначається на ступені вирівняності обробленого продукту. Усунення зазначеного ефекту можливо шляхом проведення ряду конструкторських заходів щодо створення системи позиціонування продукту під час його переміщення в осьовому напрямку.

В ході досліджень виявлено, що конструкція машин типу А l-ЗШН дозволяє їх експлуатацію тільки при концентраціях близьких до насипної маси продукту (відрізок В-Г на рис. 1), тобто у режимах знижених значень k і високої енергоємності. Крім того, у таких конструкціях не передбачені заходи управління процесами перемішування, що відповідні висновкам, викладеним в пп. 6 і 7. Зазначене підтверджує припущені раніше причини недоліків машин типу А 1-ЗШН, що викликані невідповідністю конструкції раціональному веденню відповідних процесів.

На підставі викладених результатів досліджень нами розроблена нова конструкція лущильно-шліфувальної машини під назвою “КАСКАД”, яка дозволяє проводити обробку поверхні зерна при високих значеннях k, ступеня вирівняності і низьких питомих витратах електроенергії. Так, гідний товарний вигляд перлової або соризовой крупи (ядра) забезпечується шляхом одноразової обробки зерна у нашій машині (коефіцієнт обробки 25%). Питома витрата електроенергії при цьому становить не більше 25-30 кВт/т проти 80 кВт/т у машинах типу Аl-ЗШН! При виробленні ячної, пшеничної, горохової круп, де високі коефіцієнти обробки не потрібні за рахунок значного збільшення продуктивності, питома витрата електроенергії істотно знижується. На основі конструкції “КАСКАД” виробляється ряд машин, технічні характеристики яких представлені в таблиці.

Таблиця 1. Технічні характеристики лущильно-шліфувальних машин конструкції “КАСКАД”.

ЗШМ-250 призначена для використання у крупоцехах малої потужності. Поряд з високою технологічною ефективністю, дана машина дуже проста в експлуатації і добре зарекомендувала себе у важких умовах сільськогосподарського млинарства. ЗШМ-250 здатна працювати протягом тривалого часу без ремонтів і налагоджень, що важливо для невеликих підприємств з обмеженими можливостями технічного обслуговування.

ЗШМ-350 створена з метою використання на промислових крупозаводах. Технічні характеристики ЗШМ-350 дозволяють переоснащувати даної машиною існуючі виробництва, традиційно укомплектовані А1-ЗШН-3, без переробки основних комунікацій. Слід зауважити, що таке переоснащення окупається тільки за рахунок економії електроенергії протягом 4-5 місяців роботи. Крім того, використання таких машин дозволяє більш ефективно вирішувати питання якості і виходу готової продукції.

ЗШМ-500С включає дві послідовно встановлені робочі камери і, відповідно, реалізує два незалежні ступені обробки. Використання такої машини особливо доцільно при необхідності забезпечення високої продуктивності, а також підвищених вимог до якості обробки, наприклад, при виробленні крупи для виробництва харчових концентратів. У порівнянні з іншими модифікаціями, ЗШМ-500С забезпечує більш високий вихід обробленого продукту при тотожних ступенях вирівняності за рахунок ретельного щадного впливу.

Для всіх перелічених машин характерна відсутність вібрації та інших динамічних навантажень при роботі, що виключає необхідність використання фундаментів, а також шуму і виділень пилу у виробничі приміщення. Крім того, конструкції, що розглядаються, ергономічні і мають простоту збирання – розбирання в разі заміни робочих органів, що зношуються.

За бажанням замовників машини можуть комплектуватися віброживильниками, що керовані величиною навантаження головного двигуна. Такі рішення надійні і зручні у схемах АСУ крупозаводів, що дозволяє експлуатувати машини, які розглядаються, повністю в автоматичному режимі. При цьому наявні механічні регулювання виконують роль підстроювальних при налагодженні на необхідну якість лущення – шліфування у процесі переходу на інший вид зерна.

Розглянутий у цій статті вид машин відноситься до машин, які мають дію, що стирає, хоча такий вплив завжди супроводжується ударом, стисканням і зрушенням. Виконана нами робота показала, що шляхом конструктивних змін робочих органів можливо суттєво впливати на величини тих чи інших перерахованих навантажень, забезпечуючи найкращі умови обробки відповідного виду зерна. У даний час нами завершуються роботи зі створення на базі конструкції “КАСКАД” високоефективних машин для лущення проса, вівса і гречки, обробки кукурудзи у режимах дежермінатора, підготування пшениці та жита до помелу у борошно.

Опубліковано: журнал «Наука, Техника, Технологии» № 5 (35) май 2002 г.

Технологічні прийоми виділення зерен, охоплених фузаріозом з зернової маси

Верещинський О.П., д.т.н., Ільчук В.Б., к.т.н., Дмитрук Є.А., д.т.н., проф., Євтушенко О.О., к.т.н., доц., Харченко Є.І., к.т.н., доц.

Національний університет харчових технологій

Гриби із роду Fusarium пошкоджують зернові рослини, які перезимували в полі, вони викликають загибель сходів, загнивання кореневої системи, потемніння листя, безпліддя колосу та іншими вадами, що супроводжується погіршенням якості зерна.  Фузаріоз зернових культур за шкідливістю займає одне з перших місць хвороб зернових культур. Видовий склад патогенів в різних кліматичних зонах може бути неоднаковим. Із грибами Fusarium пов’язано утворення щуплого, легковажного та отруйного зерна. Фузаріозні зерна зазвичай щуплі та нежиттєздатні. Грибниця фузаріума в цьому випадку пронизує усю зернівку, що відбувається в результаті глибокого враження насіння при ранньому зараженні колосся в полі, в фазі молочної і на початку воскової спілості. При скритій формі фузаріозного зараження грибниця гриба розповсюджується в зовнішніх шарах зернівки, а саме в плодовій та насіннєвій оболонці [2,3].

Отруйний грибок Fusarium зустрічається в районах із підвищеною вологістю. Інтенсивному розвитку фузаріозного зерна сприяє поєднання високої вологості повітря та вологості зерна понад 17,0 %.

Багато видів грибів роду Fusarium – сапрофіти. Вони можуть розвиватися на зерні після його збирання і під час зимового зберігання, тому гриб зараженого зерна може заразити здорове зерно в зерносховищах. Більшість фузаріозних грибів в умовах підвищеної вологості  вже через 3…5 діб утворюють біло-рожеву пишну грибницю. Заражене зерно найнебезпечніше за рахунок наявності у ньому мікроорганізмів. Воно є джерелом інфікування іншого зерна під час зберігання. За сильного ступеня розвитку гриба міцелій, що розростається, може цементувати всю масу зерна у щільні грудки. Зерно, зібране під час дощу або уражене грибом, не можна змішувати із здоровим і слід зберігати окремо [2,3].

Заражена рослина відрізняється білим стеблом із рожевим розмитим рисунком стебел та його вузлів. Вражені колоски або частина колоса біліють, тоді як здорові частини залишаються зеленими. Іноді на колосі утворюється суцільний рожевий наліт. Таке зараження називають фузаріозом колоса [2].

Ураження колоса завжди призводить до ураження зерна. На зерні захворювання проявляється у вигляді таких ознак: білувата, крейдоподібна поверхня, повна втрата блиску та склоподібності, пухкий, крихкий ендосперм, зморшкуватість і щуплість, вдавлена, глибока борозенка, наявність у ній, або зародкові зернівки павутинного нальоту гриба, зародок нежиттєздатний і на зрізі темний.

Зимують збудники на рослинних залишках і в грунті. Основними джерелами зараження рослин є грунт і рослинні залишки. Зараження рослин в грунті відбувається при температурі 13…26 ˚С і вологості 40…80 %. Недостатня вологість грунту або її різкі коливання викликають більш сильніше зараження. Найбільш оптимальними умовами для розвитку грибниці і утворення конідіального спороношення на колосі та інших наземних частинах рослин є температура повітря 22…25 ˚С та відносна вологість повітря 70…80 %. Масовий розвиток фузаріозу на колосі відбувається в роки, коли в період від початку колошення до дозрівання зерна при підвищеній температурі часто проходять дощі. Стійких сортів зернових культур до грибів роду Fusarium немає [2,3].

Мікотоксини, які продукуються грибами Fusarium є найбільше широко розповсюдженими у світі мікотоксинами. Цікавість дослідників до фузаріотоксинів різко зріс в останні роки у зв’язку із появою нових даних про їх токсичні властивості, а також у їх здатності у невеликій кількості порушувати регуляцію продукції імуноглобулінів та діяти як канцерогени.

Збудник Fusarium graminearum викликає гостре захворювання під назвою  «п’яний хліб». Потрапляючи всередину зерна, міцелій фузаріума утворює токсин – фузарин. Зерно стає отруйним, борошно із такого зерна є токсичним, споживання його в їжу може викликати важке захворювання септичною ангіною, яке дуже небезпечне для здоров’я людини. Таке зерно може викликати отруєння тварин [1].

Гриб утворює специфічний метаболіт – вомітоксин, через який в організмі відбувається розлад органів травлення, а також психіки (слабкість, збудження, тремтіння в кінцівках). Вміст вомітоксину в продовольчій пшениці та зерні на корм нормується в межах 0,5 мг в1 кгзерна. При сортовому помелі м’якої пшениці найбільше забрудненими фузаріозом є висівки. На них приходиться близько 60 % від загальної кількості вомітоксину в зерні. Сепарування, яке використовується на хлібоприймальних та зернопереробних підприємствах дозволяє видаляти із фузаріозної пшениці 20…30 % вомітоксину, який міститься у зерновій масі. Переробка фузаріозної пшениці дозволяє довести концентрацію вомітоксину в сортовому борошні та хлібі до наступних меж: зерно – 0,5 мг/кг, зерно після очищення – 0,38 мг/кг, борошно вищого сорту – 0,35 мг/кг, борошно 1 сорту – 0,39 мг/кг, борошно 2 сорту – 0,39 мг/кг, висівки – 1,1 мг/кг, хліб пшеничний – 0,3 мг/кг [3].

Розміщення, доопрацювання і тимчасове зберігання зерна проводять окремими партіями за ступенем ураження фузаріозом. Для уникнення розвитку зараження зерна і збільшення вмісту вомітоксину при зберіганні вологого і сирого зерна, ураженого фузаріозом, воно підлягає негайному висушуванню до сухого стану і очищенню на зерноочисних машинах в господарствах і хлібозаготівельних підприємствах.

В практиці використання зерна, яке заражене фузаріозом використовують підмішування його до партій здорового зерна. Кількість фузаріозного зерна, яке додають до нормального розраховують в залежності від ступеня забруднення зерна у зараженій партії. При згодовуванні тваринам фузаріозного зерна його в невеликих кількостіх додають до здорового. Фузаріоз не пригнічує процеси бродіння, тому зерно, заражене ним може використовуватися в ацетонобутиловій промисловості, в якій борошно обойного помелу використовується як сировина [3].

До заходів боротьби із фузаріозом відносять наступні: очищення і передпосівну обробку насіння, своєчасне збирання врожаю, його обмолот та сушіння, протруювання насіння, агротехнічні заходи [3].

Небезпечність фузаріозного зерна обумовлює необхідність пошуку ефективних методів його відокремлення від здорового зерна та технічних засобів реалізації. З цією метою на дослідницько-виробничій базі ТОВ «ОЛИС» (м. Одеса) були проведені відповідні дослідження. На пневмостолі СПС-3,5 проводили сепарування зараженої пшениці з натурою 796 г/л. Зараженість фузаріозом становила 5,6 %, продуктивність сепарування становила 3998 кг/год. Результати дослідження наведено в табл. 1.

 Таблиця 1

Результати дослідження сепарування на пневмостолі СПС-3,5 фузаріозного зерна пшениці

Із даних табл. 3 можна бачити, що найбільша кількість заражених фузаріозом зерен (98,4 %) виділяється першим сходом. Натура зараженого зерна (639 г/л) значно менша ніж «здорові» зерна (804 г/л). Враховуючи, що збудник фузаріозу в колосі призводить до утворення недорозвинутих, щуплих зерен, то виділення фракції з низькою натурою та найбільшим вмістом заражених зерен є закономірним, тому що щуплі та невиповнені зерна, як правило мають низьку натуру. Застосування пневмостола СПС-3,5 дозволяє виділити 72,4 % зерна із вмістом фузаріозних зерен 0,1…0,4 %. На рис. 1 показано залежність натури зерна та вмісту фузаріозних зерен у фракції відповідної натури при сепаруванні у пневмостолі.

   Рис. 1. Залежність вмісту фузаріозних зерен від натури зерна після сепаруванні в пневмостолі СПС-3,5.

      Отримана залежність апроксимується наступним рівнянням:

 де, В – вміст фузаріозних зерен, %; γ – натура зерна, г/л.

Для порівняння проведено дослідження виділення фузаріозного зерна у повітряному сепараторі АСО-0,5, в якому виділяються легкі домішки та зернівкі, які повністю вражені фузаріозом. Зерна на початковій стадії не виділяються при такому способі сепарування. За допомогою повітряного сепаратора АСО-0,5 було досягнуто ефективності виділення повністю фузаріозних зерен 80 % при продуктивності сепаратора 100 кг/год.

Жоден із наведених способів сепарування не забезпечує 100 %-го очищення зернової маси від фузаріозних зерен, але застосування пневмостолів більш ефективніше здійснює очищення заражених фузаріозних зерен від здорових.

Література:

1.Айзикович, Л.Е. Физико-химические основы технологии производства муки. – М.: Колос, 1975. – 238 с.

2.Верещагин Л.Н. Вредители и болезни зерновых колосовых культур. – К.: Юнивест Маркетинг, 2001. – 128 с.

3.Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П. Биохимия зерна и хлебопродуктов. Изд. 3-е перераб. и доп. – СПб.: ГИОРД, 2005. – 512 с.

Технологія виробництва круп – гороху коленого нешліфованого.

 Верещинський О.П., генеральний директор ТОВ «ОЛИС», доктор технічних наук

 Шевченко О.В., начальник відділу розробок та впроваджень ТОВ «ОЛИС», м. Одеса

Як відомо, сім’ядолі у зерні гороху складають 90-94 % від його маси [1], однак фактичний вихід круп гороху шліфованого, що виробляється за традиційною технологією не перевищує 82-83 % від маси очищеного зерна. При цьому, вихід дрібки і мучки складає біля 7-8 %. З огляду на вказаний ступінь використання зерна гороху для харчування збільшення виходу круп є перспективним напрямком розвитку технології його переробки.

Аналіз традиційної технології виробництва горохових круп [1, 2] показує, що утворення значної кількості  мучки і дрібки спричиняють операції лущення-шліфування, що проводяться в лущильно-шліфувальних машинах. Зазначені машини реалізують дію стирання абразивним ротором, тому подрібнення сім’ядолі   зерна з утворенням дрібки і мучки є природнім наслідком їх роботи.  Лущений горох, особливо відокремлені сім’ядолі, мають пошкоджену поверхню, тому для підвищення товарного вигляду крупи зазначені продукти полірують. Операція полірування також проводиться в лущильно-шліфувальних машинах, але при значно «м’якіших» режимах. Однак, наслідком такої обробки є також відокремлення частин сім’ядолі у вигляді мучки, що також приводить до зменшення виходу круп.

Аналіз морфології та анатомії зерна гороху, а також традиційної технології переробки його у крупи дозволили  обґрунтувати можливість вирішення задачі розробки обладнання та технології для виробництва нешліфованих круп з гороху, що реалізовуватиметься без використання лущильно-шліфувальних машин.

Результатом конструкторських пошуків стала розробка машини марки МРГ для лущення гороху і розколювання його на сім’ядолі. Конструктивно машина МРГ являє собою горизонтальний ротор з бичами та ситовий циліндр з повздовжніми гальмівними планками. Отвори ситового циліндра прямокутної форми, довга сторона яких розташована перпендикулярно його вісі. Рухаючись уздовж ротора під дією бичів зерно гороху зазнає навантажень здвигу та удару, що обумовлені взаємодією з бичами і гальмівними планками. Така взаємодія призводить до інтенсивного лущення зерна гороху та подрібнення його на сім’ядолі. Утворені сім’ядолі негайно виводяться з робочої зони машини шляхом просіювання через отвори ситового циліндра. Зерна, що не зазнали подрібнення виводяться сходом з ситового циліндра окремо.  Виявлено, що для різних партій зерна з метою отримання найкращих результатів необхідне встановлення певних силових навантажень, що виконується регулюванням швидкості обертання ротора машини. Разом з тим,  збільшення силових навантажень не призводить до лущення слабо розвинених зерен, що за звичай входять до складу зернової маси, та розколювання їх на сім’ядолі. При досягненні певної межі спостерігається руйнування таких зерен на шматки разом з насіннєвими оболонками.  Враховуючи різницю в розмірах повноцінних і слабо розвинених зерен перед обробкою в машині МРГ доцільна операція фракціонування з вилученням мілкої фракції зерна з процесу переробки. Крім того, виявлено, що повноцінні зерна гороху (Рис. 1) у своїй масі завжди відрізняються міцністю, що до подрібнення на сім’ядолі та  міцністю прикріплення оболонок.  Виходячи з цього, режими обробки, що забезпечують мінімальну кількість утворення дрібки та мучки, повинні передбачати вибіркову силову дію на зерна, які відрізняються характеристиками міцності.  Названу умову можливо досягти відповідною технологічною схемою переробки, що передбачає повторні обробки сходової фракції машини.

Рис.1 Зерно гороху

Слід зауважити, що при обробці в машині МРГ квіткові оболонки гороху відокремлюються зі збереженням кулеподібної форми (Рис. 2), мають низьку швидкість зависання та ефективно вилучаються  в аспіраторах будь-якої конструкції.

Рис.2 Лузга гороху, що відокремлена в машині МРГ

На основі наведених вище результатів досліджень була розроблена технологічна схема виробництва гороху коленого нешліфованого (Рис. 3).  Виробнича апробація показала, що вихід круп з гороху, вироблених за наведеною схемою на 3-4 % вище, а ніж при використанні традиційної технології. За зовнішнім виглядом, отримані крупи, суттєво відрізняються від круп, вироблених за традиційною технологією. Рівна, глянцева поверхня зерен без слідів пошкодження надає крупі покращеного товарного вигляду (Рис. 4).

Рис. 3 Принципова технологічна схема виробництва круп з гороху нешліфованих. 1-розсів; 2-машина МРГ; 3-аспіратор

Рис. 4 Горох колений нешліфований

Таким чином, за результатами роботи рекомендована нова технологія переробки зерна гороху у крупи, технологічна схема та обладнання для її реалізації. Розроблені та поставлені на виробництво дві моделі машини МРГ продуктивністю до 1,5 т/год. і до 3,0 т/год. (www.olis.com.ua). Впровадження зазначеної технології дозволяє суттєво збільшити вихід круп з гороху, а також виробляти їх новий вид – горох колений нешліфований.

  Література:

1. Крошко Г.Д. Правила організації і ведення технологічного процесу на круп’яних заводах. [Текст] / Г.Д. Крошко [та ін.]. – К.: Віпол, 1998. – 145c.

2. Шутенко Є.І. Технологія круп’яного виробництва [Текст] / Є.І. Шутенко, С.М. Соц. – К.: Освіта України, 2010. – 272с.

Практика вдосконалення технології виробництва круп з гороху.

 Верещинський О.П., генеральний директор, доктор технічних наук

Шевченко О.В., начальник відділу розробок та впроваджень ТОВ «ОЛИС»

     Розвиток  споживчого ринку товарів визначає актуальні напрямки вдосконалення технологій їх виробництва.   Так, аналіз сучасної кон’юктури ринку круп виявляє стійку перевагу в попиті на горох колений.

Традиційна технологія виробництва круп з гороху передбачає виробництво гороху коленого разом з горохом цілим у встановленій пропорції. Збільшення виходу гороху коленого, а тим більше виробництво гороху тільки коленого традиційною технологією не передбачено. В арсеналі існуючих технологічних операцій та машин для їх реалізації спеціальні засоби вирішення зазначеної задачі відсутні. Але практика показує, що розробка та використання нового обладнання дозволяє ефективно вирішити вказану потребу, а також забезпечити суттєве скорочення технології переробки та зменшення її енергоємності.

За традиційною технологією [1, 2] для лущення гороху використовуються машини типу А1-ЗШН. Необхідна технологічна ефективність їх роботи забезпечується попереднім фракціонуванням зерна гороху з обробкою крупної і мілкої фракції окремо на двох послідовних лущильно-шліфувальних системах. Разом з тим, випробування сучасної лущильної машини конструкції «Каскад» виявило можливість  ефективної реалізації  операції лущення гороху без попереднього фракціонування і на одній лущильно-шліфувальній системі.

Перевірка ефективності сортування лущеного гороху, отриманого без попереднього фракціонування зерна показала, що використання сит з продовгуватими отворами розміру 4,0х20 і навіть 4,2х20 надійно забезпечує повне виділення гороху коленого в проходову фракцію і унеможливлює попадання до її складу мілкого гороху цілого.

Таким чином, впровадження лущильно-шліфувальних машин конструкції «Каскад» в технологію переробки гороху дозволяє повністю виключити операцію фракціонування, а замість чотирьох систем лущення передбачати тільки одну.<.p>

Для подрібнення цілого гороху на сім’ядолі була розроблена машина марки МКГ ударної дії відцентрового типу. Названа машина складається з ротору, що забезпечує розгін зерна до певної швидкості, та відбивального кільця з поверхнею спеціального профілю. Випробовування такої машини показали, що інтенсифікація подрібнення гороху за рахунок збільшення швидкості обертання ротору неодмінно тягне за собою збільшення вмісту мучки та дрібки. Тому для кожної партії гороху необхідно вибирати найбільш прийнятний режим подрібнення, отриману суміш сортувати, а виділений цілий горох направляти на повторне подрібнення.

Традиційна технологія переробки гороху [1, 2] включає полірування лущеного гороху, як цілого так і коленого. Проведення такої операції де що покращує товарний вигляд крупи, але не впливає на підвищення її харчової цінності і веде до збільшення  вартості. За таких умов полірування круп гороху   не є обов’язковою умовою для успішного їх продажу і як показує практика, в більшості випадків, може бути виключене.

Зазначені новації повною мірою реалізовані при розробці технологічної схеми  (Рис.1) виробництва круп з гороху для універсальних крупоцехів малої потужності «ОПТИМАТИК-К». Названі крупоцехи продуктивністю 7 і 15 т/добу серійно випускаються ТОВ «ОЛИС» з використанням патенту України на винахід [4]. Досвід роботи цілого ряду таких виробництв показує, що фактичний вихід при отриманні гороху цілого і гороху коленого забезпечений у межах 83-85%, а при отриманні тільки гороху коленого – 80-82% по відношенню до зерна після зерноочистки. При цьому затрати електроенергії на переробку однієї тони зерна складають 32-34 кВт год.

За схемою, що наведена на рис. 1  можливе створення переробки гороху будь-якої продуктивності з використанням обладнання більшої потужності, що є у нашому арсеналі.

Як відомо, сім’ядолі у зерні гороху складають 90-94 % від його маси [2], тому навіть з урахуванням наведених результатів є актуальним і перспективним подальший пошук засобів підвищення виходу круп з гороху.

Література:

1. Крошко Г.Д. Правила організації і ведення технологічного процесу на круп’яних заводах. [Текст] / Г.Д. Крошко [та ін.]. – К.: Віпол, 1998. – 145c.

2. Шутенко Є.І. Технологія круп’яного виробництва [Текст] / Є.І. Шутенко, С.М. Соц. – К.: Освіта України, 2010. – 272с.

3. Универсальные крупоцеха «ОПТИМАТИК-К- 07» и  «ОПТИМАТИК-К- 15»  [Эл. ресурс]. – Режим доступа: www.olis.com.ua

4. Пат. № 99424 Україна, В02В 3/02 (2006.01). Установка для виробництва гороху коленого [Текст] / О.П. Верещинський ; патентовласник Верещинський О.П. – №а 2011 13880 ; заявл. 25.11.2011; опубл. 10.08.2012 ; Бюл. №15. – 4c.

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ РОЗМЕЛЬНИХ СИСТЕМ В СОРТОВИХ ХЛІБОПЕКАРСЬКИХ ПОМЕЛАХ ПШЕНИЦІ

Є.А. Дмитрук, О.П. Верещинський, Є.І. Харченко

     Вступ. В сортових хлібопекарських помелах пшениці на реалізацію розмельного процесу припадає 50…65 % вальцьової лінії та 40…50 % робочої поверхні розсівів, які обробляють до 70 % загальної кількості проміжних продуктів, та витрачають при цьому 50…60 % електроенергії від загальних її витрат на помел. Таким чином, скорочення протяжності розмельного процесу за рахунок інтенсифікації подрібнення  проміжних продуктів є одною з основних задач підвищення ефективності сортових хлібопекарських помелів пшениці.   Відомим способом вирішення такої задачі є підвищення добутку борошна шляхом використання додатково до вальцьових верстатів обладнання ударно-стираючої дії. На більшості вітчизняних борошномельних заводів системи, що обробляють продукти 1-ї якості, крім вальцьових верстатів  оснащені ентолейторами Р3-БЕР, а системи, що обробляють продукти 2-ї якості, – деташерами А1-БДГ. У відповідності до рекомендованих режимів подрібнення  [1], значення добутку борошна на системах 1-ї і 2-ї якості повинні складати, відповідно, 60…70 % і 40…50 %. Однак, на більшості розмельних систем, при максимально можливих «низьких» режимах вальцьових верстатів з мікрошорсткими вальцями, ці показники на 10…20 % нижче рекомендованих [2], що вказує на не достатню ефективність таких систем. Разом з тим, існують дослідження [3, 4], які підтверджують ефективність вибіркового подрібнення продуктів різної крупності і якості при забезпеченні високих значень добутку борошна з застосуванням машин дезінтеграторного типу. Робочими органами такого обладнання є пара штифтових дисків, що обертаються на зустріч один одному (дезінтегратори), або один з дисків є нерухомим (дисмембратори) і конструктивно являється корпусом машини. Дезінтеграторам характерна більш висока ступінь подрібнення, так як вони реалізують більш значну силову дію на продукт. Але дисмембратори значно простіші за конструкцією, що визначає їх не високу вартість, компактність і підвищену надійність. У разі достатньої технологічної ефективності такі машини можуть слугувати альтернативою існуючим ентолейторам і деташерам при будівництві нових і реконструкції діючих борошномельних заводів. Особливою перспективою може відрізнятися застосування систем з використанням дисмембраторів за несприятливих умов подрібнення, що виникають в скорочених та, особливо, в коротких структурах переробки.  Зазвичай в таких структурах подрібнювані продукти є не збагаченими, представляють собою суміш проміжних продуктів різної якості і крупності та значного недосіву борошна.  Однак, відсутність оцінки кількісно-якісних показників роботи систем вальцьовий верстат – дисмембратор за названих умов унеможливлює їх використання.

Метою даної роботи є визначення технологічної ефективності систем вальцьовий верстат з мікрошорсткою поверхнею вальців – дисмембратор при подрібненні продуктів різної якості та доцільності використання в структурах розмелу зерна з різною розвиненістю.

     Методи досліджень. Дослідження проводили у виробничих умовах борошномельного заводу АП «Протос» ТОВ (м. Овідіополь, Одеська обл.), що реалізує коротку структуру розмелу лущеного зерна без збагачення. Проміжний продукт 1-ї якості, що був утворений в драному процесі, та продук 2-ї якості, що утворений в розмельному та драному процесах послідовно подрібнювали у вальцевому верстаті з різними значеннями міжвальцьового зазору, а далі – у дисмембраторі марки ЭCМ-1,5 [5] з різною частотою обертання ротора. Межами встановлення вальцьового зазору були отримувані значення максимально можливого та повністю відсутнього добутку борошна. Межами встановлення частоти обертання ротора були результати подрібнення з огляду на їх кількісно-якісні показники. При цьому, стандартними методами визначали фракційний склад досліджуваних продуктів, добуток борошна після вальцьового верстата, а також після вальцьового верстата і дисмембратора, зольність отримуваних продуктів та білість борошна.

     Результати та обговорення. У табл. 1 наведено показники якості подрібнюваного проміжного продукту першої якості, що за розмірами частинок є сумішшю крупо-дунстових продуктів різних фракцій та борошна.

Таблиця 1

Характеристики подрібнюваного продукту першої якості

Слід зазначити, що максимальне значення добутку борошна (табл. 2), яке забезпечується дисмембратором, та вцілому системою подрібнення, значно вище за значення, що зазвичай забезпечується ентолейтором типу Р3-БЕР та системою подрібнення навіть при роботі у складі комплектного борошномельного заводу [2].

 Таблиця 2

Добуток борошна і показники його якості  після подрібнення продукту першої якості

При збільшенні частоти обертання ротора дисмембратора з 33 до 58 с⁼¹ добуток борошна збільшується при усіх встановлюваних режимах роботи вальцьового верстата. Зі зменшенням добутку на верстаті, добуток на дисмембраторі також знижується. Величина сумарного добутку значно вища при більш високих показниках добутку на вальцьовомуу верстаті. При зниженні сумарного добутку за рахунок зниження добутку на верстаті якість борошна знижується. Вказане пояснюється, тим, що при низькому добутку знижується ступінь подрібнення, а отже, і надходження у борошно внутрішніх шарів частинок проміжних продуктів, тобто чистого ендосперму. Особливо значимий приріст підвищення зольності і зниження білості борошна є за відсутності добутку на вальцьовомуу верстаті. У такому разі, в дисмембраторі переважно відділяються поверхневі шари частинок проміжних продуктів з високим вмістом оболонок. При збільшенні частоти обертання ротора дисмембратора якість борошна дещо знижується, що є закономірним результатом підвищення ударного навантаження, яке призводить до деякого подрібнення оболонок.

Предметом особливого інтересу є те, що у більшості випадків, обробці в дисмембраторі характерне підвищення зольності борошна і його білості. Вказане пояснюється тим, що дія ударних навантажень в дисмембраторі призводить до подрібнення, відділення від оболонкових частинок і попадання у борошно не лише ендосперму, але і високозольного не пігментованого алейронового шару. Тому, підвищення добутку ендосперму забезпечує зростання білості борошна, а алейронового шару – підвищення його зольності.

Результати подрібнення продукту 2-ї якості (табл. 3), що також є сумішшю продуктів різних фракцій та борошна наведено в табл. 4.

 Таблиця 3

Характеристики подрібнюваного продукту другої якості

Аналіз даних (табл. 4) показує, що основні закономірності, визначені при подрібненні продукту першої якості, справедливі і при обробці продукту другої якості. При цьому, з причини значного вмісту в продукті, що переробляється, оболонкових частинок, розглянутий раніше ефект надходження у борошно частинок алейронового шару простежується більш яскраво. На відміну від обробки продукту 1-ї якості зниження добутку борошна у вальцьовому верстаті приводить до його підвищення у дисмембраторі, що пояснюється обробкою продукту, збідненого на ендосперм.

                       Таблиця 4

Добуток борошна і показники його якості  після подрібнення продукту другої якості

В результаті математичної обробки експериментальних даних були отримані рівняння регресії, що визначають добуток борошна В₁ і В₂ після вальцьового верстата і дисмембратора ЄСМ-1,5 від добутку борошна у вальцьовому верстаті та частоти обертання ротора дисмембратора при подрібненні продуктів, відповідно, 1-ї і 2-ї  якості :

де   B_BC– добуток борошна після вальцьового верстату, %;

n – частота обертання ротора дисмембратора, с⁼¹.

     Висновки.

1. Результати проведених досліджень та їх аналіз доводить можливість ефективного подрібнення суміші крупок, дунстів і борошна, що утворюють продукти 1-ї і 2-ї якості в коротких структурах виробництва сортового хлібопекарського борошна  на системах, що складаються  з вальцьового верстата з мікрошорсткими вальцями і дисмембратора з регульованою частотою обертання ротора.

2. Зазначені системи можуть також ефективно застосовуватись в скорочених і розвинених структурах, оскільки їх потоки подрібнюваних продуктів характеризуються кращими властивостями що до вибіркового подрібнення в порівнянні з досліджуваними.

3. Отримані в результаті досліджень математичні рівняння можуть бути використані для наближених інженерних розрахунків матеріального балансу потоків розмельного процесу.

Література:

1. Крошко Г.Д. Правила організації та ведення технологічного процесу на борошномельних заводах [Текст] / Г.Д. Крошко [та ін.]. – К.: Віпол, 1998. – 145c.

2. Кулак В.Г. Мукомольные заводы на комплектном оборудовании [Текст] / В.Г. Кулак, Б.М. Максимчук, А.П. Чакар. – М.: Колос, 1984. – 255c.

3. Неминущий А.Ф. Исследование технологической эффективности измельчения пищевых и кормовых продуктов в дезинтеграторах и дисмембраторах [Текст] : автореф. дис. … канд. техн. наук / А.Ф. Неминущий. – Таллин, 1970. – 34c.

4. Максимчук Б.М. Опыт эксплуатации высокопроизводительных машин ударно–истирающего действия [Текст] / Б.М. Максимчук, А.Ф. Неминущий / Серия «Мукомольно-элеваторная промышленность» : экспресс информ. – М.: ЦНИИТЭИ Минзага СССР, 1983. – 28c.

5. Дисмембратор  ЭСМ-1,5 [Эл. ресурс]. – Режим доступа:

https://www.olis.com.ua/equipments/proizvodstvomukiikrup/ientoleytordismembratoriesm07iesm15/

Авторська довідка:

1. Дмитрук Євген Адамович, д.т.н., професор, кафедра технології збереження та переробки зерна, Національний університет харчових технологій

2. Верещинський Олександр Павлович, к.т.н., генеральний директор, ТОВ «ОЛИС» м. Одеса

3. Харченко Євген Іванович, к.т.н., доцент, кафедра технології збереження та переробки зерна, Національний університет харчових технологій

Ключові слова: виробництво борошна, розмельний процес, дисмембратор

Наука і практика підвищення ефективності сортових хлібопекарських помелів пшениці

Технічне переоснащення вітчизняної борошномельної галузі, що було проведене в 80-90 роках минулого століття дозволило значно підвищити ефективність виробництва борошна і потенційні можливості переробки за рахунок впровадження передових, на той час, технологій. Їх основою була реалізація науково-обґрунтованого і відпрацьованого практично принципу вибіркового подрібнення за рахунок розвитку процесів збагачення і диференційованої дії на продукт. Борошномельні заводи продуктивністю 500 і 250 т/добу фірми «Бюлер» відрізнялися максимальним     ступенем використання зерна, високою якістю продукції і складали основу борошномельної промисловості Радянського Союзу. Однак, проведене в подальші періоди реформування вітчизняної економіки значно вплинуло на їх роботу і трансформацію борошномельної галузі. Виявилось, що в нових умовах господарювання технології, створені за розвиненими структурами, занадто енергоємні, вимагають великої кількості різноманітних машин, значних виробничих площ та інших ресурсів. Крім того, проявилися недоліки, що характерні для виробництв великої продуктивності: значні витрати матеріальних, трудових, енергетичних ресурсів на централізацію сировини, розподіл і реалізацію готової продукції, висока інерційність виробничих процесів і складність оперативного реагування на різкі зміни у ринковому попиті. Борошномельна галузь потребувала виробництв меншої, локальної продуктивності, з нижчими витратами на створення і експлуатацію. У країні стрімко почали впроваджуватися і впроваджуються нині борошномельні заводи, що будуються на основі скорочених та коротких структур процесу переробки. Такі виробництва, хоч і виробляють біля 30 %  пшеничного сортового хлібопекарського борошна, але лише частково задовольняють вимоги до його якості та виходу. Низький рівень використання зерна і невисока якість борошна, що виробляється, у більшості випадків є непереборною проблемою цих виробництв.

Таким чином, нині борошномельна галузь України представлена типовими борошномельними заводами продуктивністю 500 і 250 т/добу, побудованими більше 30 років тому, які збереглися до наших днів без суттєвих змін, що реалізують розвинені структури помелів, а також різноманітними новими виробництвами меншої продуктивності, як імпортними, так і вітчизняної побудови, що реалізують скорочені та короткі структури помелів.

Недоліки, властиві перерахованим виробництвам, на нашу думку в значній мірі зумовлені тим, що з появою борошномельних заводів фірми Бюллер значні сили офіційної вітчизняної науки замість критичного аналізу і розвитку цих та інших технологій займались тлумаченням, обґрунтуванням і консервацією технологій Бюллер, як чогось остаточного і не перевершеного. Багато перспективних, як показує час, досліджень та розробок не були доведені до широкого впровадження у виробництво. До недавнього часу у промисловості ніхто нічого не хотів змінювати, а тим більше завчасно займатися ґрунтовною підготовкою до неминучого чергового переоснащення борошномельної галузі.  Перехід до ринкової економіки загострив необхідність пошуку та розробки методів підвищення конкурентоспроможності борошномельних виробництв, а також відкрив шлях до їх впровадження, так як задачами вдосконалення виробництва стали опікуватися безпосередньо їх власники, менеджери та спеціалісти, а не міністерства та управління.

Саме розробка та впровадження у виробництво нових технологій переробки зерна і засобів їх реалізації є напрямком роботи компанії «ОЛИС», та особисто моєї діяльності як її керівника і фахівця.  У межах доповіді неможливо викласти все те, що було нами напрацьовано у напрямку вдосконалення сортових хлібопекарських помелів пшениці, тому я зупинюсь лише на основних моментах.

Як показують наші дослідження, величезний потенціал підвищення ефективності сортових хлібопекарських помелів пшениці знаходиться у підвищенні ефективності підготовки зерна до помелу.

Так, згідно до діючих «Правил організації та ведення технологічного процесу на борошномельних підприємствах», зерно, яке надходить на борошномельні заводи, повинне містити не більше 2,0 % смітної домішки, а за наявності обладнання для обробки зерна на елеваторі – не більше 1,0 % та не більше 5,0 % зернової домішки. В той же час, граничний допустимий вміст смітної домішки в зерні, яке направляється на I драну систему при хлібопекарських помелах пшениці не повинний перевищувати 0,4 %, а зернової – додатково не зазначений. Проте, практика проведення помелів показує, що підвищення показників якості і виходу борошна, особливо високих сортів, вимагає більш значного вилучення домішок.

Ще дослідженнями ВНИИЗ встановлено, що при збільшенні вмісту смітної домішки на 0,1 % в зерні перед I драною системою, загальний вихід борошна зменшується приблизно на 1,4 % або середньозважена зольність борошна збільшується приблизно на 0,04 %. Збільшення вмісту в очищеному зерні зернової домішки на 1,0 % призводить до зниження загального виходу борошна приблизно на 0,8 % або збільшення середньозваженої зольності на 0,15 %.

Очевидно, що норми вмісту домішок в зерні, яке направляється у відділення підготовки борошномельного заводу і далі в помел, прийняті з урахуванням можливості сучасної техніки очищення. З аналізу норм якості зерна, що надходить в підготовче відділення борошномельного заводу і на I драну систему розмельного відділення слідує, що фактична ефективність очищення зерна в підготовчому відділенні борошномельного заводу – близько 60 %. Вказане означає, що не зважаючи на широкий арсенал операцій очищення зерна і засобів, які їх реалізовують, сучасні методи очищення, використовуючи складні і дорогі машини, а також значні ресурси, не здатні забезпечити високу технологічну ефективність.

Зерно пшениці на своїй поверхні містить значну кількість мікроорганізмів і пил мінерального та органічного походження. З метою запобігання потраплянню перерахованих включень у борошно, а також плодових оболонок і чубка в процесі підготовки до розмелу поверхню зерна піддають обробці. Така обробка традиційно проводиться в оббивальних машинах де основним діючим фактором є удар.

За існуючими даними виробничих випробувань, при обробці зерна до його зволожування, кількість відокремлених зовнішніх покровів  зерна склала близько 0,1 % зольністю від 4,0 до 5,0 %, а кількість битих зерен збільшилася до 1,0 %. При обробці, проведеній після основного етапу відволожування, кількість відокремлених зовнішніх покровів зерна склала від 0,01 до 0,08 %, а вміст битих зерен збільшився до 0,5 %. Таким чином, навіть при двократній обробці від зернівок в середньому відділяється не більше 3…6 % плодової оболонки від її загального вмісту, що вказує на нерівномірну і неповну обробку зерна. В той же час, встановлені норми допускають отримання до 2 % подрібнених зерен на кожному етапі такої обробки, тобто збільшення вмісту зернової домішки, що відповідно до діючих знижок при двократній обробці може привести до зниження виходу борошна більше ніж на 0,5 %.

Таким чином, основними недоліками традиційної обробки поверхні зерна є низька ефективність очищення і нерівномірність обробки поверхні одиничних зерен, які знаходяться в роз’єднаному стані, внаслідок чого вони зазнають різних за характером і величиною динамічних навантажень, що призводять до руйнування значної кількості зерен.

В порівнянні з гарячими методами водотеплової обробки холодний метод не вимагає дорогого і складного апаратурного забезпечення з використанням пари, вакууму чи надмірного тиску, а також затрат енергії через необхідність нагрівання зерна до температури 50…70˚С. Вказані переваги обумовили використання виключно холодного кондиціювання в сучасних умовах господарювання. Однак, реалізація холодного методу ВТО ускладнена обмеженою водопоглинальною здатністю зерна під час зволожування, що у ряді випадків вимагає проведення цієї операції у декілька етапів з проміжними відволожуваннями. Крім того, для забезпечення технологічного ефекту при холодному кондиціюванні потрібне тривале відволожування зерна, що вимагає наявності бункерів значної місткості. Так, у відповідність з діючими рекомендаціями, залежно від склоподібності і початкової вологості пшениці приріст вологи за один етап зволожування не перевищує 3,5 %, а сумарна рекомендована тривалість відволожування може перевищувати 24 години. У зв’язку, з чим на борошномельних заводах, які реалізовують помели за типовими структурами, місткість бункерів відволожування в 1,5 рази перевищує добову продуктивність переробки зерна.

Давно відомо, що цілісне зерно є деякою природною спорудою, що має досить міцний каркас еліпсоїдної форми, армований найміцнішою анатомічною частиною зерна – оболонкою. При створенні зовнішніх зусиль каркас поводиться як монолітна конструкція. Також відомо, що опір руйнуванню цілого зерна як комплексної конструкції вище, ніж ендосперму і дещо нижче міцності оболонок. Таким чином при подрібненні зерна необхідно прикладення зусиль вищих, ніж того потребує подрібнення ендосперму, що призводить до підвищення витрат енергії, зниження ефективності крупоутворення та виникнення загрози утворення мілких частинок оболонок.  Крім того, подрібнення  зерна разом з оболонками перечить одному з основних принципів сортових помелів пшениці, що був сформульований ще у повоєнні роки – це принцип послідовності вивільнення ендосперму від оболонок.

Як виявляється, перераховані і інші недоліки традиційної підготовки зерна до помелу можуть бути  усунутими за допомогою використання технології лущення.

Наші дослідження показали, що ефективність очищення зерна від домішок в процесі лущення пропорційна значенню його індексу лущення k. Обробка зерна зі значеннями індексу k більше 3,5 % за ефективністю вилучення сміттєвої домішки і зі значеннями більше 4,5 % за виділенням зернової домішки перевищує максимально можливу ефективність очищення сито-повітряним способом, зокрема і за рахунок виділення важковідділимої домішки.

Очищення поверхні зерна лущенням, значно перевищує ефективність обробки в оббивальних машинах, так як лущення передбачає видалення небажаних включень на поверхні зерна разом із усією масою відокремлених оболонок, що може сягати до 8 % від маси зерна.

Зволоження  лущеного зерна пшениці  підвищує приріст його вологості  більш ніж на 3,0 % в порівнянні із не лущеним зерном. Швидкість поширення вологи в ендосперм лущеного зерна в рази вище, ніж не лущеного. Таким чином більшість партій вітчизняної пшениці можуть бути кондиційовані за один етап при скороченні тривалості відволожування до 25%.  Разом з тим, обробка зерна пшениці із забезпеченням індексу лущення вище 3…4 % призводить до різкого зниження життєздатності зерна і активного розвитку на поверхні його зерен плісенних грибів в умовах підвищеної вологості. Таким чином, лущення зерна до кондиціювання обмежене вказаними величинами індексу лущення.

При подрібненні лущеного зерна суттєво покращується добротність проміжних продуктів та збільшується вихід крупної крупки. Енергоємність первинного подрібнення лущеного зерна  в середньому на  30…50 % нижче ніж не лущеного. Таким чином, весь процес крупо утворення може бути ефективно реалізований на двох і навіть на одній драній системі.

Борошно, вироблене з лущеного зерна  відрізняється покращенням значень показника білості та  хлібопекарських властивостей. Крім того, при виробленні борошна з лущеного зерна встановлено підвищене надходження до його складу алейронового шару, що є корисним через підвищений вміст у алейроновому шарі білку та мінеральних речовин.

У результаті проведених досліджень нами було розроблено і обґрунтовано скорочені структури етапу підготовки зерна до помелу з використанням лущення, що включають 10 операцій, а це на 7 операцій менше ніж передбачено у типових структурах.

З урахуванням запропонованої підготовки зерна було розроблено методи вдосконалення структури етапу розмелу зерна, які передбачають:

– застосування низьких режимів подрібнення лущеного зерна, що дозволяє скоротити кількість систем і довжину вальцьової лінії драного процесу при збільшенні кількості і добротності проміжних продуктів (особливо крупних);

– виключення збагачення дрібних крупок і дунстів, що забезпечується підвищеною якістю вказаних продуктів в результаті низьких режимів крупоутворення при подрібненні лущеного зерна;

– підвищення добутку борошна при подрібненні проміжних продуктів за допомогою машин дезінтеграторного типу, що дозволяє скоротити кількість систем і довжину вальцьової лінії розмельного процесу.

Для реалізації нових та вдосконалених технологічних операцій визначені були створені  обивально-лущильна машина МАО лущильно-шліфувальна машина конструкції «Каскад» та дисмембратор ЕСМ-1,5.

З метою практичної реалізації  було розроблено технологічну схему етапу підготовки зерна до розмелу, а також технологічні схеми етапу розмелу без збагачення і з сито-повітряним збагаченням універсальних типових технологічних модулів, як базу для синтезу технологічних схем борошномельних заводів різної продуктивності.

Розроблено та апробовано у виробничих умовах технологічні схеми борошномельних заводів різної продуктивності, що реалізовані з використанням типових модулів та нового технологічного обладнання.

Також створені структури, визначені режими і розроблені технологічні схеми борошномельних заводів на комплектному устаткуванні для їх реконструкції з метою вирішення найбільш актуальних в промисловості завдань.

Результати лабораторних та виробничих досліджень, а також досвід роботи більше 20-ти борошномельних заводів продуктивністю від 30-ти до 330-ти т/добу показують, що використання пропонованих нами технологій гарантовано забезпечує виробництво пшеничного сортового хлібопекарського борошна, яке за якістю задовольняє вимоги діючих нормативних документів, а також дозволяє отримати значний економічний ефект при створення або реконструкції виробництва та його наступній експлуатації.

Впровадження технології розробленої без використання збагачення дозволяє на борошномельних заводах малої продуктивності збільшити вихід борошна вищого сорту, в середньому, на 10…20 %, при збільшенні загального виходу на 1…2 %. Найбільш доцільним за рівнем забезпечення техніко-економічних показників є борошномельний завод продуктивністю 60 т/добу. В порівнянні з традиційними виробництвами малої потужності на створення 1 т добової продуктивності такого борошномельного заводу вимагається в 1,7 рази менше маси устаткування і в 1,65 рази витрат коштів на його придбання. Крім того, на переробку 1 т зерна необхідно на 8 % менше встановленої потужності устаткування і більш ніж в 2 рази менше повітря.

Борошномельним заводам середньої і великої продуктивності, які створюються за розробленими технологіями з використанням сито-повітряного збагачення, характерне збільшення виходу борошна вищого сорту на 10…15 %. В порівнянні з борошномельними заводами, які створюються за традиційною технологією, на створення 1 т добової продуктивності пропонованих виробництв необхідно в середньому в 1,3 рази менше маси устаткування і коштів на його придбання. Крім того, на переробку 1т зерна на таких борошномельних заводах необхідно на 5 % менше встановленої потужності устаткування і в 1,4 рази менше повітря.

При проведенні реконструкцій борошномельних заводів на комплектному устаткуванні  пропонованими варіантами реконструкції передбачається збільшення виходу борошна вищого сорту на 5…15 %, зниження матеріаломісткості і вартості використовуваного устаткування до 25%.

Річний економічний ефект від покращення кількісно якісних показників роботи на борошномельних заводах складає:

– продуктивністю 30 т/добу – 274 тис. грн.;

– продуктивністю 60 т/добу – 1 775 000 грн.;

– продуктивністю 120 т/добу – 2 653 000 грн.;

-продуктивністю 240 т/добу, а також реконструйованих заводах на комплектному обладнанні продуктивністю 250 т/добу – 3 442 000 грн.

Енергоємність лущення пшениці під час підготовки до помелів

Як відомо, одним із ефективних методів підготовки пшениці до помелів є лущення. З урахуванням анатомічних особливостей будови зерна пшениці його лущення найбільш доцільно шляхом обробки в лущильно-шліфувальних машинах з абразивним ротором. Однак, лущення пшениці, як і зерна цілого ряду інших культур, відноситься до найбільш енергоємних процесів у переробці зерна, що в деяких випадках стримує практичне застосування цієї операції при підготовці до помелів. Закономірності процесів лущення в лущильно-шліфувальних машинах з абразивним ротором теоретично обгрунтовувалися в роботах багатьох авторів. Однак складність визначення цілого ряду величин, що входять до складу аналітичних виразів, не дозволяє застосувати їх на практиці. Існуючі роботи з практичного вдосконалення конструкції таких машин не мають системної спрямованості на зниження енергоємності лущення. Таким чином, достовірних відомостей про можливості та шляхи зниження витрат енергії при обробці зерна в лущильно-шліфувальних машинах відсутні.

Метою роботи, результати якої представлені в цій статті, є експериментальне визначення закономірностей процесів лущення, практичне використання яких дозволило б вдосконалення шліфувальних машин у напрямку енергозбереження.

Якісний аналіз процесу лущення показує, що до факторів, які можуть найбільш значуще впливати на його енергоємність слід віднести ступінь заповнення робочої зони лущильно-шліфувальних машин, характеристики їх робочих органів (шліфувальних кругів та ситової обичайки), окружну швидкість абразивного ротора, відстань між ротором і ситової обичайкою, а також характеристики зерна, що обробляється.

У лущильно-шліфувальних машинах безперервної дії ступінь заповнення робочої зони є єдиним і дуже важливим параметром, що оперативно регулюється. Шляхом зміни ступеня заповнення робочої зони вирішується основне виробниче завдання лущення: у діапазоні встановленої потужності приводу задається необхідна продуктивність машини G при забезпеченні необхідного значення індексу лущення k.

Характеристики робочих органів лущильно-шліфувальних машин, як правило, встановлюються їх розробниками, однак у ряді випадків можуть бути змінені в процесі експлуатації. Попередніми нашими дослідженнями (1) встановлено, що все різноманіття характеристик матеріалу шліфувальних кіл стосовно лущення зерна відображає їх інтенсивність самозаточування. Визначальною характеристикою ситової обичайки є ступінь її шорсткості, що встановлює величину зовнішнього опору руху потоку зерна, що обробляється.

До індивідуальних параметрів кожної конкретної конструкції машини відноситься швидкість обертання абразивного ротора Vр і відстань між ротором і ситової обичайкою В. Однак слід враховувати, що в процесі експлуатації шліфувальних кіл їх знос тягне зниження значення Vр і збільшення значення В.

Серед характеристик оброблюваного зерна з погляду практичного використання слід виділити його вологість. Зазначений параметр суттєво змінюється у процесі кондиціонування зерна, тому вивчення впливу вологості на енергоємність лущення потрібно з метою уточнення структури підготовки до помелу з урахуванням енергозбереження.

Експериментальні дослідження проводили з використанням лабораторного голлендра, конструкція якого дозволяла обробляти зразки зерна різної вихідної маси Місх та якості протягом різних періодів часу t, при цьому змінювати характеристики робочих органів шляхом їх заміни, окружну швидкість ротора Vр та вимірювати потужність приводу, що витрачається на лущення Nш . Кількість енергії Еш, яка витрачається на лущення зразка до певного значення індексу лущення k, розраховували як інтегральну суму потужності приводу Nш за час обробки t. Досліди проводили в умовах самозаточування шліфувальних кіл та в діапазоні ефективного режиму лущення (1).

Ступінь заповнення робочої зони моделювали шляхом зміни вихідної маси Місх зразків зерна, що випробовувалися. На рис. 1 представлені графіки залежностей k = f(t) та Ешу = f(t), виконані при різних значеннях Місх. Як показує аналіз графіків, збільшення значень Місх спричиняє підвищення інтенсивності лущення, що для машин безперервної дії пов’язане зі збільшенням продуктивності, а також спричиняє суттєве зростання питомих витрат енергії Ешу.

Як показали попередні експерименти, проведені при значеннях Місх = const., Зміна величини всіх перерахованих вище параметрів тягне за собою зміну інтенсивності лущення. Так, при підвищенні інтенсивності самозаточування шліфувальних кіл, ступеня шорсткості ситової обичайки Z або окружної швидкості абразивного ротора Vр, інтенсивність лущення зростає. Зі збільшенням відстані між абразивним ротором і ситової обичайкою B, а також вологості зерна W інтенсивність лущення знижується. Таким чином, при забезпеченні тотожних значень індексу лущення k спостерігається зміна продуктивності лущення G, яка визначається як Місх/t. За таких умов проведення порівняльних оцінок енергоємності не є коректним. Оскільки величини k та G є основними та взаємопов’язаними характеристиками роботи машин безперервної дії, подальші дослідження та порівняння отриманих результатів проводили за умови k = const. та G=const., що забезпечувалося підбором відповідних значень Місх і t під час проведення дослідів.

Встановлено, що за умови забезпечення тотожності величин k та G у порівнюваних результатах дослідів підвищення інтенсивності самозаточування шліфувальних кіл, ступеня шорсткості ситової обичайки Z або окружної швидкості абразивного ротора Vр призводить до зниження питомих витрат енергії лущення Ешу. Разом з тим, при виконанні зазначених умов збільшення значень B або W тягне за собою підвищення питомих витрат енергії лущення Ешу.

Рис. 11. Графіки залежностей: а) k = f(t); б) Eшу = f(k). 14А F60 СМ1; Vр = 11,0 м/с. 1 – Місх = 0,25кг;

2 – Місх =0,225 кг; 3 – Місх =0,2 кг.

Для прикладу в таблицях 1 і 2 наведено показники лущення при різних значеннях ступеня шорсткості ситової обичайки Z (Z1 Z2) і відстані між абразивним ротором і ситової обичайкою B.

Таблиця. 1.

Показники лущення при різних значеннях шорсткості ситової обичайки Z (Z1 ˂ Z2)

Таблиця. 2.

Показники лущення при різній відстані між абразивним ротором і ситової обичайкою B

Отримані в ході досліджень результати дозволяють сформулювати ряд висновків, що відрізняються важливою практичною цінністю.

Величина енергоємності лущення в лущильно-шліфувальних машинах з абразивним ротором змінюється в широких межах і значно залежить від безлічі факторів, частина яких не є стабільними в процесі переробки. Тому точна оцінка енергоємності лущення можлива тільки для кожного окремого випадку його проведення за певних значень продуктивності та індексу лущення. Визначення усереднених значень енергоємності лущення на основі виробничого досвіду є, очевидно, найбільш доцільним для практичного використання шляхом оцінки.

При створенні лущильно-шліфувальних машин слід прагнути забезпечення більшої площі робочої поверхні абразивного ротора, що дозволяє збільшити їх обсяг робочої зони. При цьому необхідні значення продуктивності та індексів лущення будуть забезпечені при нижчих ступенях заповнення робочої зони, отже, з нижчими витратами енергії.

Застосування шліфувальних кіл з високою інтенсивністю самозагострення, ситових обичайок з підвищеною шорсткістю, а також збільшення окружної швидкості абразивного ротора веде до інтенсифікації процесів лущення та зниження їхньої енергоємності. Зазначені заходи повинні використовуватися при розробці конструкцій шліфувальних машин, а також у ряді випадків можуть бути впроваджені на існуючих машинах в процесі їх експлуатації.

Своєчасна заміна зношених шліфувальних кругів лущильно-шліфувальних машин сприяє енергозбереженню у процесі їх роботи.

Під час створення структури підготовки зерна до помелів з метою енергозбереження пріоритет слід віддавати лущенню сухого зерна, тобто обробку лущенням проводити до кондиціювання.

З метою енергозбереження доцільним є зниження фактичної продуктивності кожної використовуваної лущильно-шліфувальної машини за рахунок збільшення загальної їх кількості.

Література:

1.Властивості та особливості взаємодії шліфувальних кругів із зерном у процесі лущення. Верещинський А.П., “Зберігання та переробка зерна” № 11, 2011р.

Контроль якості зерна 

Верещинський О.П., ген. директор ТОВ “ОЛИС”, кандидат технічних наук.

«Зберігання та переробка зерна» – №10 (136), 2010 рік.

Контроль якості зерна та продуктів його переробки у сфері агробізнесу був і залишається найактуальнішим питанням, так як саме якість вирощеного зерна та точність показників якості, отриманих у результаті подальших аналізів, – це запорука фінансового добробуту.

Розвитку лабораторної бази слід приділяти особливу увагу. Технічний рівень оснащення лабораторії приладами безпосередньо впливає на точність отриманих результатів аналізу та, як наслідок, на економічні показники роботи підприємства. Раціональне оснащення лабораторії обладнанням є важливою і досить складною науково-технічною проблемою, оскільки вибір оптимального комплекту обладнання — багатофакторне завдання, що має безліч приватних рішень. Оптимальний комплект приладів формується під конкретне завдання, яке максимально враховує технічні, організаційні та економічні вимоги виробництва.

Наше підприємство займається розробкою технологій та виробництвом обладнання з переробки зерна. Використовуючи для контролю якості зерна та продуктів його переробки лабораторне обладнання, ми виявили, що здебільшого це дорогі імпортні прилади, або вітчизняні, які беруть свій початок із радянських часів та є морально застарілими, враховуючи сучасні технологічні досягнення у галузі проведення аналізів. Зважаючи на це у діяльності нашої компанії у 2007 році було відкрито новий напрямок – виробництво лабораторного обладнання. За цей час нашим підприємством було розроблено та серійно випускається 12 найменувань лабораторних виробів.

Ми приділили серйозну увагу питанням відбору проб і виділення наважок, оскільки на підставі результатів аналізу наважок, виділених із середньої проби, робиться висновок про якість усієї партії. РПО – ручні багаторівневі пробовідбірники — дозволяють відбирати проби одночасно на декількох рівнях при глибині насипу до 1,5 м, до 2 м, до 3 м.  Універсальний дільник зерна УДЗ-1М – призначений для виділення з вихідної дози середньої наважки зернових, олійних, бобових культур: пшениці, жита, ячменю, гречки, кукурудзи, квасолі, сої, вівса, рису, гороху, соняшника та інших культур за якістю відповідних базисних та обмежувальних кондицій.

Універсальністю даного приладу є можливість використання для ріпаку, на відміну від наявних аналогів. Одночасно з поділом апарат перемішує продукт. Також до розряду приладів для попередньої оцінки якості зерна відноситься  пурка літрова  робоча ПХ-2, призначена для визначення натури зерна (маса зерна в одному літрі). Відповідно до вимог ДСТУ 3215-95 «Метрологічна атестація засобів вимірювальної техніки», ПХ-2 пройшла метрологічні випробування з розробкою та затвердженням методик атестації та повірки. Проведені заходи забезпечують можливість проведення перевірки у будь-якому уповноваженому на те Державному центрі стандартизації, метрології та сертифікації. Діафаноскоп ДСЗ-3 призначений для визначення склоподібності зерна за його оптичними властивостями.  Лабораторний лущення УШЗ-1 призначений для лущення лабораторних проб зерна сільськогосподарських культур з метою підготовки для подальшого визначення показників якості. Виріб застосовується у лабораторіях хлібоприймальних, круп’яних та зернопереробних підприємств, у селекційних та науково-дослідних організаціях, інших організаціях, які займаються оцінкою якості сільськогосподарських культур та продуктів їх переробки. Виріб використовується при визначенні коефіцієнта лущення культур з оболонкою, що приросла (пшениця, ячмінь, просо, сориз, кукурудза, горох).

Розмел зерна щодо його якості — важлива операція, необхідна щодо більшості показників. Млин лабораторний ЛЗМ-1  призначений для розмелювання проб при визначенні вологості. Принцип дії млина заснований на подрібненні продукту сталевим дволопатевим ножем, що обертається з високою швидкістю. Млин  лабораторний  ЛМТ-2 призначений для пробопідготовки при аналізі на інфрачервоному аналізаторі, при визначенні кількості та якості клейковини, зольності, числа падіння, вмісту білка, жиру та інших показників, при визначенні яких потрібно розмелювання продукту по заданій крупності.

Рекомендується застосовувати в лабораторіях для визначення зараженості зерна шкідниками; бур’янів та зернових домішок, крупності та вмісту дрібного зерна пшениці, жита, вівса, ячменю, проса, гречки, кукурудзи; якості круп; крупності борошна; крупності розмелювання комбікорму; зараженості борошна шкідниками коморами. Універсальність даного виробу полягає в тому, що конструкція передбачає встановлення одного або трьох комплектів сит діаметром обичайки 200 мм або одного комплекту сит діаметром обичайки 300 мм.

Кількість і якість клейковини – важливі показники, що характеризують технологічні властивості зерна та визначають якість кінцевого продукту – хліба. Відповідно до вимог ГОСТ аналізи передбачається проводити як вручну, так і механізованим способом. Тістомісилка ТЛ-2 призначена для замісу тесту механізованим способом з цільнозмеленого зерна пшениці (шроту) та борошна хлібопекарського та макаронного помелу при визначенні кількості та якості клейковини.

Правильне та ефективне ведення технологічних процесів приймання, зберігання та переробки зернової сировини неможливе без вимірювання вологості на всіх етапах виробництва. Відповідно до ГОСТ 13586.5-93, визначення вологості проводиться шляхом зневоднення навішування продукту в повітряно-тепловій шафі при фіксованій температурі та тривалості сушіння з подальшим визначенням втрати маси навішування. Цим же ГОСТ встановлено методику реалізації даного методу, позначено перелік необхідного обладнання та необхідні його характеристики. Зважаючи на особливу значущість при реалізації розглянутого методу суворі вимоги пред’являються до повітряно-теплової шафи, що використовується для висушування зразків. Особливостями такої шафи повинні бути: висока точність підтримки температури підігрітого потоку повітря, вирівняність її за внутрішнім об’ємом сушильної камери, а також розміщення наважок проб, що висушуються, в бюксах на спеціальному столі, що обертається із заданою частотою. Відповідно до ГОСТ 13586.5-93, таким вимогам відповідає рекомендована до використання сушильна шафа СЭШ-3МУ. Для забезпечення виконання необхідних вимог до виробу було розроблено та затверджено технічні умови ТУ У 33.2 — 33556710-001:2008 «Шафа сушильна СЕШ-3МУ», а також конструкторська та інша документація, необхідна для встановлення зазначеного виробу в серійне виробництво. Відповідно до вимог ДСТУ 3215-95 «Метрологічна атестація засобів вимірювальної техніки», СЕШ-3МУ пройшов метрологічні випробування на ДП «Укрметртестстандарт» (м. Київ) із розробкою та затвердженням методик атестації та повірки. Проведені заходи забезпечують можливість проведення атестації та перевірки у будь-якому уповноваженому на те Державному центрі стандартизації, метрології та сертифікації.

При зберіганні зерна однією з основних властивостей, які підлягають постійному контролю, є температура. Низька теплопровідність зернової маси сприяє накопиченню тепла в окремих її ділянках та провокує розвиток процесів, що призводять до кількісних та якісних втрат продукту. Термоштанга цифрова ТЦ-2,ТЦ-3 використовується для вимірювання температури сипучих матеріалів, схильних до зігрівання при зберіганні. використовується при отриманні проби олії з соняшнику, ріпаку та інших олійних культур щодо подальших аналізів.

Комплектуючи лабораторію, необхідно ясно представляти послідовність усіх технологічних процесів із сировиною та продуктами його переробки, а також чітко знати кінцеву мету виробництва. Саме тому колектив нашого підприємства — це команда дипломованих фахівців, здатних відслідковувати та аналізувати тенденції розвитку світових досягнень у цій галузі, а також готових надати консультацію щодо будь-якого питання оснащення лабораторії. Як правило, при комплектації нової лабораторії замовнику вигідніше придбати обладнання в одного постачальника. Зважаючи на це, крім реалізації обладнання власного виробництва, ми здійснюємо комплексне оснащення зернових лабораторій, постачаючи найкраще обладнання інших виробників. Для максимально можливого задоволення потреб наших клієнтів ми готові надати широкий асортимент лабораторного обладнання та витратних матеріалів, консультації кваліфікованих фахівців, індивідуальний підхід до кожного клієнта, конкурентоспроможні ціни та гнучку систему знижок, доставку до будь-якого регіону.

Сьогодні обладнання лабораторій з контролю якості зерна, борошна та круп важко уявити без приладів ТОВ «ОЛИС». Наші вироби використовуються такими підприємствами, як держхлібінспекції, елеватори, харчокомбінати, млини, борошномельні, круп’яні, комбікормові, пивоварні, цукрові та маслозаводи; зернові термінали, агрофірми, заводи дитячого харчування, птахофабрики та багато інших. ін.

Сучасний рівень ринкових відносин вимагають гарантій певного рівня якості — і саме такі гарантії як виробник ми надаємо нашим клієнтам.

О.П. Верещинський, канд. техн. наук, генеральний директор ТОВ “ОЛИС” (м. Одеса)

Згідно з дослідженнями Я. Н. Купріца, цільне зерно є деякою природною інженерною спорудою, що має досить міцний каркас еліпсоїдної форми, армований найбільш міцною анатомічною частиною зерна – оболонкою. При застосуванні зовнішніх зусиль каркас поводиться як монолітна конструкція. В.Я. Гіршсон показав, що опірність руйнуванню цілого зерна як комплексної конструкції вища, ніж ендосперма, і нижча за міцність оболонок. Наведені твердження дозволяють припустити, що зниження питомого вмісту оболонок та порушення їх цілісності, що забезпечується лущенням, сприяє зниженню енергоємності подальшого подрібнення зерна, а також визначає кількісно-якісні показники продуктів подрібнення. У цій статті наведено результати експериментальної перевірки сформульованої гіпотези.

З метою визначення характеру передбачуваних залежностей, кількісної їх оцінки, а також можливості подальшого практичного використання результатів було виконано цикл експериментів, в ході яких подрібнювали зерно пшениці IV типу з показниками якості, близькими до базисних (склоподібність 47%, натура 780 г/л). Досліджувані зразки зерна кондиціонували із застосуванням рекомендованих режимів [1], лущили в лабораторному голлендрі із забезпеченням індексів лущення до 10% і подрібнювали при режимах, що забезпечують загальну кількість проміжних продуктів, що витягуються 30-70%. Подрібнення проводили в лабораторному вальцевому верстаті з кінематичними, геометричними параметрами робочих органів та з навантаженнями на їх робочі зони, що рекомендуються для I драної системи сортового хлібопекарського помелу зерна пшениці [1].

Для зерна, обробленого з різними індексами лущення k, були побудовані графіки залежностей питомих витрат енергії на подрібнення ЕІ від загальної кількості видобутих та проміжних продуктів (див. рис., вид а). Як видно з графіка, зростання індексу лущення зерна k призводить до різкого зниження питомих витрат енергії ЕІ на всьому діапазоні заданих від загальної кількості витягів І.

вид а

вид б

Залежність витрат енергії ЕІ на подрібнення зерна від загального І (а)

та кількості проміжних продуктів, що витягуються від індексу лущення k (б).

Інтенсивне, практично лінійне зниження питомих витрат енергії ЕІ спостерігається при значеннях індексу лущення до 5% (рис. вид б). Так, при k = 3% значення ЕІ знижуються приблизно в 1,3 рази, а при k = 5% – в 1,5 рази, порівняно з витратами питомої енергії, необхідними для забезпечення тотожної кількості продуктів при подрібненні зерна, не підданого лущення. При подальшому збільшенні від 5 до 10% значення ЕІ знижуються не більше ніж в 1,15 рази.

Аналіз енергоємності подрібнення лущення зерна показав, що характеристики міцності зерна значною мірою забезпечуються верхніми його оболонками (плодовий і насіннєвий) і визначаються їх питомою кількістю.

У таблиці представлені кількісно-якісні показники подрібненого зерна, обробленого з різними значеннями індексу лущення k. Зі зростанням значень k при тотожних значеннях І вихід великих продуктів, особливо великої крупки, суттєво збільшується за рахунок зниження виходу дунсту та борошна. Підвищення добротності великих продуктів, а також зниження зольності сходових продуктів пояснюється зниженням питомого вмісту оболонок в зерні з лущення пропорційно індексу його лущення. Зміна зольності борошна, що з зміною її виходу, зазвичай, є закономірністю утворення борошна на початкових системах драного процесу. Однак, як показали наші спостереження, борошно, отримане з лущення зерна в ході описаних дослідів, характеризується більш високою зольністю, але за показником «білість» приблизно відповідає борошні, отриманої з зерна, що не лущило. Згідно з результатами роботи [2], виконаної в дослідному інституті TNO (Нідерланди), борошно, вироблене з лущення зерна, містить в 1,3-1,5 рази більше алейронового шару. Очевидно, що перехід у муку оголеного лущенням високозольного, але не пігментованого алейрона практично не відбивається на показнику «білість», але суттєво впливає на її зольність.

Кількісно – якісні показники продуктів подрібнення

Таким чином, за рахунок попереднього лущення зерна пшениці значно знижуються витрати енергії на його подрібнення, підвищується вихід і якість великих проміжних продуктів при зниженні середньозваженої зольності загальної кількості продуктів, а борошно збагачується біологічно цінними речовинами алейронового шару.

опубліковано у виданні «Хлібопродукти» 12/2012

• Правила організації та ведення технологічного процесу на борошномельних заводах. – М: ВНПО “Зернопродукт, 1991 Ч. 1.- 74 с.
• Еверс, А.Д. Визначення зольності – корисний стандарт чи марна трата часу?” / А.Д. Еверс, М. Келфкенс, Е МакМастер // Зберігання та переробка зерна. – 2003. – № 9. – С. 40-46.

Верещинський О.П., ген. директор ТОВ «ОЛИС», кандидат технічних наук.

Як відомо, лущення (дебранінг) є ефективним прийомом під час підготування пшениці до сортового помелу. Використання процесу лущення дозволяє істотно зменшити зольність зерна, знизити вміст смітної домішки, а також створити сприятливі умови для проведення кондиціювання. Підвищення загального виходу борошна за рахунок борошна високих сортів є закономірним результатом підготування зерна до помелу із застосуванням лущення.

У даний час широке застосування розглянутий прийом знаходить на млинах малої і середньої продуктивності (до 100 т/доб.). Такі млини, як правило, створюються за скороченими схемами, що забезпечує їм не високі витрати на створення й експлуатацію. Однак, зазначені переваги забезпечуються використанням дуже обмеженого парку машин. Тому, застосування лущення на таких млинах, дуже часто, є єдино можливим і економічно виправданим заходом у забезпеченні ефективності помелу.

Млини великої продуктивності, які створені за розвиненими схемами, оснащені значно краще. Однак вони значно дорожчі і вимагають більш високих витрат на експлуатацію. З цієї причини сучасні світові тенденції створення млинів навіть вельми великий продуктивності схиляються у бік скорочення схем, а вже існуючі – вимагають відповідних реконструкцій. Таким чином, лущення зерна при підготуванні до помелу доречно розглядати як спосіб підвищення ефективності помелу, як на існуючих, так і на новостворюваних млинах великої продуктивності.

Разом з тим, практична реалізація операції лущення обмежена доцільністю граничної продуктивності однієї лущильної машини, що обумовлено природою процесу. На нашу думку, створення дебранерів продуктивністю більше 1,5-2,0 т/год є недоцільним оскілки тягне за собою важко переборні проблеми забезпечення надійності. Таким чином, організація обробки потоків зерна продуктивністю 10 – 20 і більше тонн на годину у режимах лущення є досить складним завданням. Тому, для використання лущення на млинах великої продуктивності необхідний пошук іншого способу підготування, крім як лущення усього зерна, що надходить в помел.

Як відомо, різні за розміром фракції пшениці значно відрізняються борошномельними характеристиками. Так зольність дрібнішого за розмірами зерна істотно вище зольності початкового зерна за рахунок більшого питомого вмісту оболонок. Більш дрібному зерну властива нижча натура і маса 1000 зерен. Крім того, велика частина сміттєвих домішок за своїми розмірами відповідає меншому зерну і при просіюванні відділяються у зазначену фракцію. Разом з тим, дрібному зерну пшениці характерні високі хлібопекарські властивості. Таке зерно містить більше клітковини, ніж міститься у початковій партії, а її якість відповідає рівню в початковому зерні. Очевидно, що вибіркове лущення, у результаті якого обробці піддається тільки більш дрібне зерно, має бути шуканим рішенням у застосуванні лущення на млинах великої продуктивності.

З метою вивчення основних закономірностей вибіркового лущення нами був проведений наступний цикл експериментів. З різних зразків попередньо кондиційованого зерна відділяли фракцію більш дрібного зерна у кількості 10 – 20% від його початкової маси. Відділену частину зерна піддавали обробці з різними значеннями коефіцієнта лущення, що чисельно визначається у відсотках як відношення відокремленої маси до початкової. Крупну частину зерна будь-якому обробленню не піддавали. Після проведення лущення, розділені раніше частини змішували. При проведенні експериментів визначали зольність продуктів і вміст у них смітної домішки. Для прикладу, у таблицях 1 і 2 наведені дані, що отримані у результаті обробки зразка пшениці з відділенням 15% зерна проходом сита 2,6х20.

Таблиця 1.