Vereshchynskyi O.P., doktor inżynierii, dyrektor generalny Olis LLC;
Shevchenko A.V., inżynier procesu w Olis LLC.
Zgodnie z zalecanymi normami [1] ziarno dostarczane do młynów powinno zawierać nie więcej niż 2% zanieczyszczeń chwastów (jeśli w elewatorze dostępny jest sprzęt do obróbki ziarna, nie więcej niż 1%) i nie więcej niż 5% zanieczyszczeń ziarna. Jednocześnie maksymalna dopuszczalna zawartość zanieczyszczeń śmieciowych w ziarnie wysyłanym do systemu pierwszego stopnia do mielenia pszenicy w piekarni nie powinna przekraczać 0,4%, a zanieczyszczenia ziarna nie są regulowane.
Praktyka młynarska pokazuje jednak, że poprawa jakości i wydajności mąki, zwłaszcza mąki wysokiej jakości, wymaga bardziej znaczącego usuwania zanieczyszczeń. Analiza wyników dwóch zakładów młynarskich na przestrzeni kilku lat pokazuje [2], że przy wzroście zawartości zanieczyszczeń śmieciowych w ziarnie o 0,1% przed pierwszym systemem mielenia, całkowita wydajność mąki spada o około 1,4% lub średnia ważona zawartość popiołu w mące wzrasta o około 0,04%. Wzrost zawartości zanieczyszczeń ziarna w oczyszczonym ziarnie o 1% prowadzi do spadku całkowitej wydajności mąki o około 0,8% lub wzrostu średniej ważonej zawartości popiołu o 0,15%. Naukowcy ustalili, że wśród wszystkich zmiennych wpływających na wydajność mąki w mieleniu stopniowym, 55% odpowiada za resztkową zawartość śmieci i zanieczyszczeń ziarna w ziarnie przed systemem pogłębiania I. Dane te wyraźnie ilustrują znaczenie czyszczenia ziarna w przygotowaniu do mielenia i potrzebę znalezienia sposobów na poprawę jego wydajności. Oczywiście normy dotyczące zawartości zanieczyszczeń w ziarnie kierowanym do działu przygotowania młyna, a następnie do przemiału, opierają się na możliwościach nowoczesnej technologii czyszczenia.
Oznacza to, że pomimo szerokiej gamy stosowanego sprzętu (separatory, koncentratory, kombajny, trypry i łuszczarki), nowoczesne metody czyszczenia ziarna, które obejmują złożone i drogie maszyny oraz znaczne zasoby, nie zawsze są w stanie zapewnić wysoką wydajność. W związku z tym poszukiwanie sposobów na poprawę wydajności czyszczenia ziarna powinno wykraczać poza istniejące podejścia.
Jak wiadomo, jedną z najskuteczniejszych metod przygotowania ziarna do przemiału jest obłuskiwanie. Uważa się, że głównym czynnikiem wpływającym na ten zabieg jest zmniejszenie zawartości popiołu w ziarnie ze względu na zmniejszenie specyficznej zawartości łusek. Zaobserwowano jednak, że wynikiem tej obróbki jest również zmniejszenie zawartości zanieczyszczeń, tj. proces obłuskiwania ma działanie oczyszczające. W wyniku łuszczenia masa ziarna jest poddawana ścieraniu i przemieszczaniu, a także interakcji z przepływami powietrza. Dlatego zniszczenie cząstek o niższych właściwościach wytrzymałościowych, które prawdopodobnie zawierają znaczną część zanieczyszczeń, i ich usunięcie z masy ziarna jest całkowicie naturalnym rezultatem. Jednak do tej pory nie ma naukowo popartych danych na temat skuteczności takiego czyszczenia i możliwości jego wykorzystania w przygotowaniu ziarna do przemiału.
Prawidłowości czyszczenia ziarna w procesie obłuskiwania badano przy użyciu laboratoryjnego hollandera, który umożliwia przetwarzanie próbek ziarna o różnej zawartości zanieczyszczeń do wymaganych wartości wskaźnika obłuskiwania k, a także oddzielne uzyskiwanie głównego ziarna i oddzielonych cząstek. Ponadto, w celu uzyskania szacunków porównawczych, w każdej wstępnej próbce testowej określono zawartość zanieczyszczeń oddzielonych najbardziej powszechną i skuteczną w praktyce metodą sitowo-powietrzną. Próbki przesiewano przy użyciu sit laboratoryjnych na sitach 4×25 i 1,7×20, aż do całkowitego usunięcia frakcji przechodzących. Separację pneumatyczną przeprowadzono w aspiratorze laboratoryjnym poprzez wielokrotne przejścia, aż do całkowitego usunięcia zanieczyszczeń uwalnianych przez przepływ powietrza. Podczas eksperymentów określono początkową i końcową zawartość zanieczyszczeń za pomocą standardowych metod i obliczono skuteczność oczyszczania.
Badanie próbek pobranych z partii ziarna pszenicy dostarczanych do młynów w wielu ukraińskich przedsiębiorstwach pozwala stwierdzić, że skuteczność czyszczenia sitowo-powietrznego w oddzielaniu zanieczyszczeń śmieci wynosi około 55%, a zanieczyszczeń ziarna – około 32%.
Uogólnione wyniki skuteczności oczyszczania ziarna E w procesie obłuskiwania przy użyciu sit z otworami 1,3×12 i Ø2 mm, które wykluczają przedostawanie się drobnych ziaren do odpadów, przedstawiono na rysunkach 1 i 2.
Rys. 1. Wykresy zależności skuteczności czyszczenia ziarna E od wskaźnika obłuskiwania k dla separacji zanieczyszczeń gruzowych:
1 – powłoka sita z otworami 1,3×12 mm;
2 – powłoka sita z otworami Ø2 mm
Rys. 2. Wykresy zależności skuteczności oczyszczania ziarna E od wskaźnika obłuskiwania k dla separacji zanieczyszczeń ziarna:
1 – powłoka sita z otworami 1,3×12 mm;
2 – powłoka sita z otworami Ø2 mm
Z analizy przedstawionych danych wynika, że obłuskiwanie ze wskaźnikami k = 2-3,5% pod względem skuteczności separacji zanieczyszczeń gruzowych oraz obłuskiwanie ze wskaźnikami k = 3-4,5% pod względem zanieczyszczeń ziarnowych jest identyczne z czyszczeniem sitowo-powietrznym. Dalszy wzrost wskaźników obłuskiwania k prowadzi do dalszego znacznego wzrostu skuteczności czyszczenia.
Jak widać z wykresów, czyszczenie ziarna przez obłuskiwanie, zwłaszcza z zanieczyszczeń, jest bardziej efektywne w przypadku stosowania powłoki sita z wydłużonymi otworami, które zostały umieszczone w kierunku obrotu wirnika ściernego. Zaobserwowany efekt można wyjaśnić większą przepustowością powłoki z wydłużonymi otworami do usuwania małych cząstek powstałych w wyniku obłuskiwania z masy ziarna.
Należy zauważyć, że przy wartościach indeksu k powyżej 5%, podczas obłuskiwania ziaren pszenicy i jęczmienia, ziarna obecne w nim tracą kwiat i częściowo owoc i łuski nasion, które są oddzielane od odpadów. Usunięcie tych anatomicznych części jęczmienia zapewnia, że nie mają one negatywnego wpływu na wyniki mielenia.
Podczas obłuskiwania ziaren pszenicy, ziarna owsa obecne w ziarnach są częściowo niszczone i oddzielane, co stanowi trudne do oddzielenia zanieczyszczenie. Część ziaren owsa pozostała po obłuskiwaniu charakteryzuje się rozdarciami i oderwaniem łusek, co zmniejsza prędkość unoszenia się ziaren, co przyczynia się do ich oddzielenia od ziarna pszenicy poprzez późniejszą separację pneumatyczną.
Wyniki badań pokazują, że obłuskiwanie masy ziarna pszenicy charakteryzuje się wysoką skutecznością czyszczenia. Efekt czyszczenia przez obłuskiwanie jako operacja przygotowania ziarna do przemiału może być stosowany jako uzupełnienie istniejących metod, a także jako metoda alternatywna i zastępcza. W ten sposób zastosowanie obłuskiwania w praktyce młynarskiej może znacznie zwiększyć jej wydajność, a w niektórych przypadkach wyeliminować stosowanie skomplikowanych, drogich i zasobochłonnych maszyn.
Opublikowano na podstawie materiałów
„Przechowywanie i przetwarzanie ziarna”
czasopismo naukowe i praktyczne
Nr 7 (157) lipiec 2012 r.
ODNIESIENIA
- Zasady organizacji i prowadzenia procesu technologicznego w młynach. – Kijów: Kijowski Instytut Produktów Piekarniczych, 1998. – 144 с.
- Frakcyjne oddzielanie ziarna w młynach. Dulaev V.G., Gortinsky V.V., Alterman A.N., Gorshunov A.N., Muravin V.S. Bezsonov V.Y., Zotikov V.M.’, Fedorova AN. Seria „Przemysł młynarski i paszowy”, – M; TsIITEI Minzag ZSRR 1978. – 60 с.
