Часть 1 →  Часть 2 →  Часть 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.

Выращивание и сбор зерновых культур — трудоемкий и затратный процесс. Чтобы вложения себя оправдали, собранный урожай необходимо правильно хранить. Для этого используются специально оборудованные зернохранилища, в которых есть системы вентиляции и адекватный микроклимат. Одним из популярных типов помещений для содержания культур являются силосы с плоским днищем.

Особенности силосов с плоским днищем

Силос представляет собой цилиндрическую емкость, изготовленную из металла. Ее диаметр — 4,5-31,5 метра. Несмотря на внушительные размеры, контейнер достаточно легкий. Для его установки не требуется использование кранов и вполне достаточно промышленных подъемников.

Силосы с плоским днищем устанавливаются на специально подготовленный фундамент. Стены таких конструкций производятся из рельефных листов оцинкованной стали толщиной 350-450 г/м². Этот материал может прослужить не один десяток лет, полностью защищен от коррозии и устойчив к механическим повреждениям. Дно силоса — большая плоская плита, внутри которой расположены каналы для аэрации, а также канал или галерея разгрузочного шнека.

Чтобы обеспечить максимальную жесткость силоса, корпус укрепляется вертикальными стойками. Защита зерна достигается за счет полной герметизации с помощью резиновых прокладок, устанавливаемых в стыках листов.

В полностью безвоздушном пространстве зерно долго не пролежит. Для адекватного воздухообмена в верхней части конструкции монтируют мощный вентилятор. Он позволяют поддерживать необходимый уровень влажности и предостерегать продукт от порчи.

Также необходимо организовать систему послойного контроля температуры. Она поможет в дополнительном мониторинге условий хранения и определит не только зоны повышенной температуры, но и наличие участков, зараженных насекомыми. Это снизит расходы на дополнительную перевалку зерна и увеличит количество сохраненного продукта.

Для транспортировки зерновых применяется элеваторное оборудование (как готовые комплексные решения, так и специализированные линии, изготовленные по индивидуальным проектам).

От качества каждого элемента зернохранилища зависит результат работы всей системы, а значит, и сумма конечного дохода. Поэтому монтаж оборудования по переработке зерна и его обслуживание — важные этапы технологического процесса. Доверять подобные процедуры следует исключительно проверенным компаниям с хорошей репутацией, например, Олис.

Преимущества и недостатки силосов с плоским днищем

К основным преимуществам конструкций относят:

• большую емкость для хранения;
• способность выдерживать неблагоприятные факторы окружающей среды (сильный дождь, ветер, снег);
• возможность установки дополнительного оборудования для облегчения процесса хранения, транспортировки и переработки зерна;
• наличие достаточного количества люков для простого обслуживания и ремонта помещения;
• надежную защиту зерна как от плесени, так и от различных вредителей;
• использование современных экологичных материалов;
• компактный размер хранилища;
• низкую стоимость;
• длительный срок службы — до 20 лет.

Силосы практически лишены недостатков, а потому являются оптимальным решением для применения на промышленных объектах.

Особенности использования конструкций

Чтобы во время длительного хранения зерновых культур внутри силоса не возникло неприятностей, необходимо соблюдать ряд определенных правил. Прежде всего следует уделить внимание предварительной обработке продукта. Так, оборудование для сушки перед хранением позволит избежать потери вкусовых качеств культур, а также снижения всхожести.

Как правило, используются вертикальные зерносушилки, позволяющие добиться оптимальной влажности зерна и правильного температурного режима. Подготовленный таким образом продукт не испортится, в нем не заведутся вредители.

Сам силос надо регулярно осматривать. Наличие ржавчины, деформации, потери болтовых соединений — веские поводы к запуску экстренного ремонта установки. Требуется регулярная прочистка вентиляционных систем, которые время от времени могут забиваться зерновой пылью и другими отходами. Важным также является состояние фундамента. Если на нем начали появляться трещины или зазор между силосом и фундаментальной плитой увеличился, есть повод задуматься о полной замене сооружения.

Учитывайте риск перегрузок. Зерно в хранилище должно засыпаться строго по центру. В том случае, если будет задействована какая-то одна сторона, стена может не выдержать образовавшегося давления и выйти из строя раньше срока. Это повлечет дополнительные расходы. Поэтому лучше один раз потратиться на качественный проект и монтаж всех необходимых систем, чем периодически вызывать ремонтную бригаду.

За дополнительной информацией и консультацией обращайтесь по номеру:

☎ +38 (067) 822-85-58.

Обработка зерновых культур нередко приводит к травмированию семян. Незаметное на первый взгляд, оно может спровоцировать снижение всхожести и дальнейшую порчу за счет размножения микроорганизмов. Как следствие, будут ухудшаться показатели будущего урожая. Поэтому крайне важно внимательно отбирать зерна на каждом этапе обработки и проводить ряд мероприятий, позволяющих снизить риск урона.

Почему травмируется зерно?

Существует множество факторов, в связи с которыми зерновые культуры получают травмы. Чаще всего процесс разрушения связывают с:

• режимами работы зерноуборочных и зернообрабатывающих машин;
• физическими и биологическими свойствами самого зерна (размером, плотностью, формой);
• состоянием урожая при уборке (показателями влажности, температурой окружающей среды, спелостью и т. п.)

Слишком агрессивное воздействие на семена всех механизмов линии приводит к разрушению оболочки, деформации или появлению микротравм зародыша. Считается, что чересчур сухие или влажные зерна повреждаются больше, чем те, у которых данный показатель сбалансирован. Имеет значение и размер. Еще один влияющий фактор — особенности культуры. Так, статистически доказано, что максимально подвержена травматизму кукуруза, на втором месте пшеница, далее следует рожь.

Серьезно повредить урожай также можно, когда нарушается транспортировка зерна. Зерновые нории, шнековые, скребковые транспортеры и другая специализированная техника должны быть высокого качества, чтобы обеспечивать оптимальную скорость и необходимый угол подачи.

К счастью, травмированное семя в большинстве случаев не требует утилизации. Оно пригодно для последующей переработки и употребления в пищу. А вот для дальнейшей посадки поврежденные зерна использовать категорически нельзя. Чтобы не допустить бракованные семена к посевным работам, требуется жесткий контроль качества зерна на каждом этапе сбора и хранения.

Применение лабораторных мельниц, сушильных шкафов и универсальных делителей позволяет отобрать максимально качественную партию и снизить риски гибели целых плантаций.

К чему приводят травмы зерна?

Все травмы, получаемые семенами, можно разделить на несколько классов, каждый из которых приводит к определенным последствиям:

• значительное повреждение зародыша — к снижению степени всхожести или полному отсутствию всходов;
• травмы от вредителей — к поражению зародышевой оболочки и невозможности прорастать, как следствие, без урожая могут остаться целые поля;
• частичное повреждение оболочки зародыша — к увеличению риска заболеваний;
• повреждение семенного чехлика — к замедлению роста культур;
• микротравмы эндосперма — к снижению качества семян и росту рисков инфицирования микроорганизмами на этапе хранения.

Основная опасность заключается в возникновении микроповреждений. Такие зерна невозможно отличить визуально. Их целостная оболочка не нарушена или повреждена незначительно. Тем не менее, часть семени, ответственная за прорастание, может быть полностью уничтожена.

На сегодняшний день существует ряд технологий, позволяющих определить целостность зерен. Среди распространенных методов — окрашивание контрастным веществом, рентгенография и проведение различных лабораторных проб. Если в партии зерна попадается большой процент травмированных семян, ее отсеивают.

Впрочем, несмотря на тщательный первичный контроль, риск того, что травмированный урожай окажется на складах, а после на полях, чрезвычайно высок. В связи с этим оценка качества зерна должна проводиться регулярно. Частичные повреждения оболочки при минимальных отклонениях от технологии хранения могут привести к более серьезным повреждениям. Также существует определенный процент семян, которые при первоначальном осмотре есть риск пропустить.

Учитывая изложенные выше факторы, даже после помещения урожая в специализированное хранилище нужно проводить периодические проверки. Надежными помощниками в этом процессе станут пробоотборники, позволяющие отобрать зерно на различной глубине.

Как избежать травмирования зерна?

К сожалению, полностью избежать травмирования зерна невозможно. Такой вариант был бы вероятен в случае полной отмены автоматизации процесса с заменой на ручные сборку и сортировку. Промышленные объемы этого не позволят, поэтому каждое производство должно принять максимум мер, чтобы снизить травматизм семени. Эффективными методами считаются сокращение цепочки движения культуры от момента сбора до момента помещения в хранилище, выбор оптимальной скорости работы техники и установка щадящего режима.

Также поможет этап фракционирования сортировальными решетками. В ходе данного процесса отсеиваются 9,5 % биологически неполноценных зерен, 50 % дробленых зерновок, 37,5 % зерна в пленке и 78,3 % засорителей. Такое мероприятие поможет отказаться минимум от одного сепаратора. А чем меньше техники задействовано, тем меньше повреждений получает культура.

Кроме того, на интенсивность травмирования могут влиять форма и способ крепления ковша элеваторов, скорость продвижения по линии, степень заполнения емкостей. Снижение скорости и использование тихоходных конструкций позволят уменьшить степень отсева на 15-20 % за счет снижения объемов обратной сыпи.

За дополнительной информацией и консультацией обращайтесь по номеру:

☎ +38 (067) 822-85-58.

Вытяжной шкаф — это специальная мебель для работы с токсичными веществами в лаборатории. Оборудование используется для проведения опытов, анализов и исследований. Подходит для промышленных предприятий, учебных заведений, отдельных лабораторий. Его особенность состоит в наличии вытяжки, которая поглощает опасные летучие вещества. Благодаря этому обеспечивается безопасная работа и точные результаты.

Типы вытяжных шкафов

Лабораторные шкафы с вентиляцией могут отличаться по конструкции, габаритам, материалам. Стандартный вариант состоит из таких частей:

• рабочая камера;
• вытягивающий купол;
• тумба.

В рабочей камере есть столешница для проведения анализов, может быть подведена вода, газ или электричество. Есть подвижная дверь, изготовленная из прозрачных материалов. Вверху купола расположена вытяжка, которая устраняет из камеры воздушные массы с частицами токсичных веществ. Тумба может использоваться для хранения необходимых для исследований материалов, инструментов.

Разновидности мебели

Чтобы выбрать подходящую мебель для лаборатории, нужно ознакомиться с основными разновидностями шкафов:

• общелабораторные;
• сушильные;
• специализированные.

Общелабораторные шкафы с вентилятором и системой вытяжек подходят для учебных заведений, медицинских учреждений и промышленных предприятий. Они оснащены освещением и розетками, сделаны из устойчивых материалов. Есть функция автоотключения, которая гарантирует безопасность в экстренных случаях. Сушильные шкафы используются для удаления влаги, просушивания оборудования, а также для обработки оборудования и проведения лабораторных опытов.

Специализированные шкафы выбрать тяжелее, поскольку они отличаются более сложной конструкцией и дополнительными функциями. Они предназначены для работы с легковоспламеняемыми веществами, кислотами, нефтепродуктами. Покрытие рабочей зоны изготавливается из стойких к агрессивному воздействию материалов. Для нагрева веществ в специальной газовой среде используется муфельная печь. Популярностью пользуются модели со встроенной печью, которые позволяют сэкономить пространство и время.

В промышленных лабораториях часто применяются титровальные конструкции на два рабочих места. Они оснащены защитными перегородками из закаленного стекла и несколькими вытяжными зонами, которые очищают воздух. Используются вакуумные насосы, есть подача воды, освещение. Рабочая поверхность изготавливается из цельной керамической плиты или нержавеющей стали.

Химический шкаф на одно рабочее место — оптимальный вариант для выпаривания кислот и работы с нефтепродуктами. В его производстве используется цельный полипропилен, который устойчив к агрессивному воздействию. Наиболее популярные материалы для производства вытяжных шкафов — керамогранит, стекло, меламин, нержавеющая сталь, стеклопластик.

Контроль воздушного потока вытяжных шкафов

Воздушный поток вытяжного шкафа регулирует специальный контроллер, который выполняет такие функции:

• обеспечивает автоматический и ручной режим вентиляции, отображение скорости потока;
• оповещает о нарушениях режима с помощью звукового сигнала;
• сигнализирует о перегреве воздуха в рабочей зоне, а также о возгорании оборудования;
• позволяет включать и выключать свет, питание розеток с общей панели управления.

Использование контроллера повышает эффективность воздухообмена и эргономичность оборудования. Для его работы требуется минимальное участие человека, большинство процессов происходят автоматически. Датчики контроллера реагируют на все изменения, которые происходят в работе шкафа, и оперативно о них сообщают.

Как выбрать вытяжной шкаф?

При выборе лабораторной мебели учитывают несколько факторов:

• прочность и устойчивость;
• вещества, которые будут использоваться;
• интенсивность работы.

Для небольших лабораторий подойдет настольный вытяжной шкаф. Он отличается компактными габаритами и небольшой площадью рабочей поверхности. Оборудование выполняет те же функции, что и габаритная лабораторная мебель. Шкаф без тумбы не требует дополнительного места для установки, его можно установить на имеющуюся свободную поверхность стола.

Для промышленных предприятий более подходящим вариантом будут специализированные шкафы со встроенными муфельными печами. Такие модели облицовываются керамогранитом, который выдерживает высокие температуры. Они подходят для работы с любыми агрессивными веществами.

В стандартных лабораториях уместно использовать металлические шкафы и полипропиленовые конструкции с порошковой окраской. Они огнеустойчивы, подходят для работы с кислотами и нефтепродуктами. Дополнительный купол из стеклопластика станет надежной защитой при работе с концентрированными кислотами и щелочами.

Для учебных заведений выгодным вариантом станут модели с прозрачной задней стенкой. Они позволяют удобно и безопасно демонстрировать опыты, которые происходят в рабочей зоне.

Надежная и удобная лабораторная мебель способствует и успешному проведению работ, и безопасности персонала. Выбирайте качественное оборудование, которое избавит от лишних забот и риска при проведении исследований.

За дополнительной информацией и консультацией обращайтесь по номеру: ☎ +38 (067) 822-85-58.

Портативный зерновой измеритель — это цифровой измерительный прибор для определения влажности зерна. Используется при сборе урожая, а также в период просушки, хранения, транспортировки и переработки. Экспресс-анализаторы незаменимы при работе в полевых условиях, когда нет времени и возможности воспользоваться сушильным шкафом и другой техникой.

Постоянный контроль влажности необходим для того, чтобы качество зерна и его цена оставались на высоком уровне. Выбрать подходящую технику можно с учетом ее разновидностей и технических характеристик.

Какие бывают влагомеры?

Портативный влагомер зерна по принципу работы может быть кондуктометрическим и диэлектрическим. Точность показателей находится примерно на одном уровне, поэтому более важным параметром при выборе измерителя считается его конструкция.

Прибор может быть:

• погружным;
• засыпным.

Результат анализа и погрешность в показаниях во многом зависят от типа заполнения емкости.

По типу заполнения измерительной камеры устройства делятся на три типа:

• с подпружиненной уплотнительной крышкой;
• с измельчением зерна;
• со свободным падением зерна.

Разные типы емкостей должны обеспечить стабильную плотность засыпаемого зерна и точный результат, закономерность между анализами. Приборы с измельчением зерна и с уплотненной крышкой тоже дают точные показания. Погрешность может составлять до 0,5 %. Наиболее точный результат дает прибор со свободным падением, в котором используется дополнительный мерный стакан. Такой измеритель влажности допускает погрешность до 0,3 %.

В мерном стакане находится конусный электрод, на который следует сыпать зерно. При падении с одной и той же высоты показатели плотности между замерами повторяются, поэтому цифры на шкале оказываются максимально точными.

Самый надежный зерновой анализатор влажности — это устройство со встроенными тензовесами. Оно отличается более высокой стоимостью и большим количеством шкал. Перед началом использования нужно внести в память прибора показатели, которые даст лабораторный сушильный шкаф. По умолчанию могут использоваться стандартные средние показатели. Микропроцессорные схемы помогают определить также натуру зерна и его плотность после засыпания.

Технические особенности влагомеров

Кроме принципа работы и конструкции, влагомеры могут отличаться по сервисным возможностям, дополнительным функциям и объему камеры. Продуктивное и качественное измерение влажности могут обеспечить приборы разных производителей. Преимуществом для такой техники всегда будет:

• наличие тензовесов;
• автоматическая стабилизация температуры;
• возможность калибровки шкалы;
• расширенное количество шкал;
• экспресс-режим.

Качественный современный влагомер позволяет загрузить из интернета нужные шаблоны работы и настроить оборудование под индивидуальные потребности. При этом в памяти прибора сохраняются нужные настройки, их можно использовать при следующем замере. Большое количество шкал и наличие тензовесов говорит о высоком классе и качестве техники. Все это сводит погрешность к минимуму и делает определение влажности зерна точным и быстрым.

Как выбрать влагомер?

При выборе экспресс-измерителя учитывают его стоимость, наличие тензовесов и возможность подстроить шкалу. Дорогие влагомеры иностранного производства гарантируют четкий контроль влажности, поэтому в результатах измерений можно не сомневаться. Разница в цене между приборами зарубежного и отечественного производства становится все менее заметной, благодаря чему выбор становится шире.

Критерии выбора

Наиболее точно измерить влажность помогают влагомеры с тензовесами. Такие устройства отличаются более высокой ценой и обеспечивают минимальную погрешность. Корректировка на натуру зерна происходит автоматически. Если же техника тензовесами не оснащена, то важно, чтобы была возможность скорректировать шкалу. В таком случае можно задать необходимые параметры и добиться высокого результата. Чем больше выставленные параметры соответствуют реальности, тем более четкими и точными будут показатели.

Для комфортной работы приборы оснащают дисплеями, на которых отражаются все данные. Управление и корректировка параметров осуществляются с помощью кнопок. Большой дисплей и удобное расположение кнопок тоже могут повлиять на выбор техники.

Современные влагомеры могут служить годами, не нуждаясь в ремонте и замене. Тем не менее за состоянием деталей нужно тщательно следить — механические повреждения могут негативно сказаться на результатах измерений. Во влагомерах с уплотнительными крышками из строя могут выйти пружины уплотнителя. Резьба и пружины изнашиваются, требуется регулярная замена этих частей. Наличие и доступность расходных деталей — еще один важный пункт при выборе.

На стенках измерительной камеры может оставаться влага, которая со временем портит емкость и приводит к искажению результатов. Перед использованием стенки камеры лучше протереть и высушить — это поможет избежать искажений. Если же погрешность при измерениях достигла 1 % и более, то влагомеру требуется серьезный ремонт или полная его замена.

За дополнительной информацией и консультацией обращайтесь по номеру:

☎ +38 (067) 822-85-58.

Верещинский А.П. — к.т.н., (Генеральный директор ООО «ОЛИС», г. Одесса)

Рассмотрены вопросы повышения эффективности сортовых хлебопекарных помолов пшеницы с использованием операций шелушения зерна на стадии подготовки к помолу.

Постановка проблемы. Одним из методов повышения эффективности сортовых хлебопекарных помолов пшеницы является использование операций шелушения зерна на этапе подготовки его к размолу. Шелушенное зерно отличается уменьшенным содержанием оболочек и зародыша, а также пониженной прочностью при измельчении. Изменение названных свойств зерна является пропорциональным величине его индекса шелушения и при размоле обеспечивает увеличение выхода муки и повышение ее белизны.

Основные результаты исследований. Нашими исследованиями установлено, что наиболее рациональным с учетом количественно-качественные показателей сортовых хлебопекарных помолов, является шелушение зерна пшеницы в диапазоне значений индекса шелушение 6 … 8%. С целью изучения возможного влияния на химический состав и хлебопекарные свойства муки изменения технологических свойств зерна, вызванных его шелушением до указанных величин, были проведены следующие исследования.

Зерно пшеницы (табл. 1) кондиционировали согласно существующим рекомендациям [1], шелушили в лабораторном голендри, размалывали в муку с выходом 70% на лабораторной установке МЛУ — 202 и определяли показатели ее качества (табл. 2).

Как видно из приведенных данных (табл. 2), повышение уровня индекса шелушение k до 6% приводит к росту зольности, белизны и содержания белка в полученной муке. При индексе шелушение k = 8 зольность муки снижается, принимая значения, ниже чем в муке, полученной из не шелушенного зерна (k = 0). Содержание белка при k = 8 также несколько снижается, а белизна приобретает наивысшее значение.

Таблица 1. Показатели качества зерна пшеницы

Таблица 2. Показатели качества муки с выходом 70%, и полученного из нее хлеба

Учитывая исходное содержание анатомических составляющих в зерновках пшеницы и их химический состав (табл. 3) очевиден следующий вывод. Изменение показателей качества муки вызвано изменением количества алейронового слоя, поступающего в ее состав. Можно утверждать, что обнажение шелушением алейронового слоя способствует его измельчению и поступлению в состав муки, а это вызывает рост зольности и содержания в ней белка. Снижение в зерне содержания оболочек с ростом индекса шелушение обеспечивает: повышение белизны муки. Однако, с учетом количественного соотношения анатомических частей зерновок пшеницы (табл. 3), при увеличении значения k до 8%, удельное содержание алейронового слоя в зерне также существенно уменьшается, что и приводит к снижению в муке содержания белка и показателя зольности. Кроме того, названное увеличение индекса шелушения k обусловливает в зерне минимальное общее содержание оболочек, что также способствует снижению зольности муки, а уменьшение содержания пигментированных семенных оболочек обеспечивает дальнейшее повышение ее белизны.

Таблица 3. Содержание анатомических составляющих в зерновках пшеницы и их химический состав (в % на сухое вещество) [2-4]

Как известно, в анатомических составляющих зерна пропорционально показателю зольности содержаться витамины и микроэлементы. Таким образом, переработка шелушенного зерна способствует использованию пищевого потенциала алейронового слоя и при реализации промышленных помолов может быть способом обогащения сортовой муки веществами природного происхождения. В отличие от обогащения отрубями, использование алейронового слоя не содержит угрозы снижения потребительской ценности и хлебопекарных свойств муки высоких сортов.

Изменение числа падения и водопоглощающей способности муки, очевидно, является результатом изменения ее химического состава. Увеличение крупности муки, которое наблюдается при росте значения k, является незначительным и объясняется уменьшением нагрузки при измельчении, что обеспечивается соответствующим снижением прочности зерна.

Мука, произведенная из шелушенного зерна отличается улучшением хлебопекарных свойств; что видно по результатам пробной лабораторной выпечки (табл. 2 и рис: 1).

Рис.1. Внешний вид хлеба по результатам пробной лабораторной выпечки
а) k = 0; б) k = 3%; в) k = 6%; г) k = 8%

Выводы. Полученные результаты выпечки, подтверждают тенденции, установленные исследованиями других авторов [5-7], которые проводились в диапазоне значений индекса шелушение до 5%.

• Крошко Г.Д. Правила організації та ведення технологічного процесу на борошномельних заводах [Текст] / Г.Д. Крошко [та ін.]. – К.: Віпол, 1998. – 145c.
• Роменский Н.В. Химический состав пшеничного зерна и его анатомических частей [Текст] / Н.В. Роменский // Труды ВНИИЗ. – 1949. – Вып. 19. – С.21–49.
• Егоров В.А. Технологические свойства зерна [Текст] / Г.А. Егоров. – М.: Агропромиздат, 1985. – 333с.
• Казаков Е.Д. Биохимия зерна и продуктов его переработки [Текст] / Е.Д. Казаков, В.Л. Кретович. – М.: Колос, 1980. – 319с.
• Кондратьев А.И. Очистка поверхности зерна на мукомольных заводах [Текст] / А.И. Кондратьев, Б.М. Максимчук / Серия «Мукомольно-крупяная промышленность» : экспресс информ. – М.: ЦНИИТЭИ Минзага СССР, 1977. – 40c.
• Дударев И.Р. Научно–технические основы интенсификации процессов и создание машин для обработки поверхности зерна [Текст] : дис. … д-ра. техн. наук / И.Р. Дударев. – Одесса, 1989. – 437c.
• Галимзянов Д.А. Интенсификация подготовки зерна для мельниц малой производительности [Текст] : автореф. дис. … канд. техн. наук / Д.А. Галимзянов. – М., 2010. – 26c.

Е. Дмитрук, доктор технических наук,

профессор т. МИСТУЛОВ, кандидат педагогических наук, старший научный сотрудник Национальный университет пищевых технологий (г. Киев)

А. Верещинский, кандидат технических наук, генеральный директор ООО «ОЛИС» (г. Одесса)

Один из основных нормативных документов, регламентирующий эффективность работы мукомольной отрасли – существующие «Правила организации и ведения технологического процесса на мукомольных заводах» [1]. Создание его основано на многолетнем научном обосновании и практическом опыте развития технологий помола зерна. Однако мельничная отрасль, которую получила Украина в наследство от Советского Союза, долгое время формировалась и развивалась в сложных политико-экономических условиях, слишком отличающихся от условий сегодняшнего дня. Таким образом, «Правила …», издания 1998 года, в значительной мере тоже унаследовали подходы не существующих ныне условий хозяйствования и не предусматривают развитие технологий и техники на 15 и более лет вперед.

Анализ новейших мукомольных технологий и практики их эффективного использования показывает ряд противоречий с нынешней нормативной базой, которая нуждается в совершенствовании, а порой и в пересмотре. Согласно действующим «Правилам …» существующие помолы зерна классифицированы по уровню развития их структур на виды, конкретизированные типовыми технологическими решениями и соответствующими рекомендуемыми режимами переработки. К каждому из предусмотренных видов помолов привязаны расчетные нормы выхода продукции (базисный выход), которые должны обеспечиваться при переработке зерна с определенными показателями качества. При отклонении фактических данных перерабатываемого зерна от расчетных существуют соответствующие надбавки и скидки.

Однако, в такой классификации вообще не предусмотрены помолы по коротким структурами, то есть без обогащения (фото 1), которые сейчас повсеместно используют для получения пшеничной хлебопекарной сортовой муки, в том числе и высшего сорта, на мельницах малой мощности (до 50-60 т/сутки).

Фото.1. Мукомольный завод мощностью 30 т/сут с сокращеной структурой

Многообразие мукомольных заводов, реализующих помолы по сокращенным схемам, то есть с меньшим обогащением (фото 2), уже давно вышли за пределы предусмотренных «Правилами …» структур, режимов и практических решений. На таких предприятиях воплотили много- и односортные помолы с выходом высшего сорта, что действующими «Правилами …» также не предусмотрено. Зато проведение двусортных помолов с выходом муки первого сорта и значительным выходом второго (до 38%), как это указано в «Правилах …», лишено экономической целесообразности и на практике давно уже не используется.

Фото.2. Мукомольный завод мощностью 60 т/сут с сокращеной структурой

Единственной типовой схемой, что сохранилась практически без изменений и эксплуатируется уже в течение трех десятилетий, является та, что реализует помолы зерна с развитым обогащением. На производстве она внедрена с помощью комплектного оборудования фирмы «Бюллер» на мукомольных заводах производительностью 250 и 500 т/сут. Но и эти предприятия, ориентированы на максимальную степень использования помола зерна в муку, остаются довольно энергоемкими, требуют изменений по энергосбережению и рациональному использованию ресурсов.

Установлено, что для большинства помольных партий отечественной пшеницы экономически целесообразный выход муки находится в пределах 70-72% [2, 3], не превышая 73-74%. Ухудшение качества помола за счет включения в его состав мучки приводит скорее к потерям дохода, чем к его повышению благодаря увеличению количества муки. Совершенствование таких производств обязательно нуждается в изменении их структуры и режимов обработки, а также в переориентации ассортимента в сторону понижения общего выхода за счет помола второго сорта и повышения выхода муки высшего, что является существенным отличием от установленных «Правилами …» норм.

На наш взгляд, для приведения нормативной базы в соответствие с сегодняшними требованиями необходимо детализировать и расширить классификацию существующих структур помолов по основным характерным признакам, которые обобщенно отражают технический уровень и технологические возможности производства. Их нормативные показатели работы могут быть выражены, например, значением произведения суммарного выхода муки и его средневзвешенной белизны без нормирования общего выхода и выхода муки по сортам.

Формирование сортов помола и обеспечения тех или иных показателей его белизны в пределах нормированных по стандартам на муку значений должно быть предметом взаимного соглашения между производителем и потребителем. Практическая реализация каждой из указанных структур в виде технологической схемы, установление режимов обработки зерна, а также количественно-качественные показатели помольных балансов, должны быть предметом ответственности разработчика технологии и в обязательном порядке быть им обеспечены.

Существующие требования к качеству зерна и эффективности технологических операций, система скидок и надбавок с выходов продуктов переработки при отклонении фактических показателей перерабатываемого зерна от расчетных, предусмотренных «Правилами …», также требуют совершенствования.

Так, результаты работы мельзаводов на протяжении нескольких лет показали [4], что при увеличении содержания сорной примеси на 0.1% в зерне перед I драной системой общий выход муки уменьшается примерно на 1,4 %. Повышение присутствия в очищенном зерне зерновой примеси на 1,0 % приводит к ухудшению общего выхода муки примерно на 0,8 %. Практика проведения помолов показывает, что при наращивании показателей качества и выхода муки, особенно высоких сортов, нужно тщательное удаление примесей. Это должно найти соответствующее отражение и в нормативной базе. Тем более, что новейшие средства повышения эффективности очистки существуют и широко используются.

Разница в стекловидности зерна в неодинаковой степени влияет на результаты помолов в разных структурах. Конечно, уменьшение количества крупных промежуточных продуктов и увеличение мелких за счет снижения стекловидности приводит к существенным затруднениям в работе мукомольных заводов с развитыми структурами. Однако, этот фактор значительно меньше влияет на результаты помолов по сокращенным и короткими структурами. В то же время переработка зерна с высокой стекловидностью часто создает трудности в работе мельзаводов с короткой структурой из-за недостаточной оснащенности размольного процесса оборудованием для измельчения.

Преимущества оценки качества муки по показателям белизны доказано рядом исследований [5], а также признано производителями и потребителями этого продукта. В таком случае зольность зерна, в значительной мере обуславливаемая зольностью эндосперма, не может служить основой для расчета результатов помола. Натура зерна определенным образом отражает комплекс различных мукомольных свойств зерна, но зависит от многих факторов, не имеющих корреляционной связи с результатами помолов, например влажностью или состоянием поверхности. Очевидно, что для корректировки расчетных значений выхода муки больше подходят показатели, которые могут точнее характеризовать удельное содержание эндосперма в зерне. К примеру, суммарное количество клейковины и крахмала [6].

Бесспорно, приведенного анализа достаточно для подтверждения того факта, что технологии производства муки являются динамической системой, которая постоянно меняется в соответствии с условиями хозяйствования, новейшими методами обработки зерна, контролем качества продуктов и использованием прогрессивного оборудования. Современное состояние мукомольной отрасли нуждается в реформировании ее нормативной базы. Например, переиздание «Правил …», что станет залогом повышения эффективности производства муки в Украине.

 

• 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 // 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,
• Айзикович Л.Е. Технология производства муки [Текст] // Л.Е. Айзикович, Б. Н. Хорцев. — М.: Колос, 1968 -391 с.
• Эверc А.Д. Определение зольности — полезный стандарт или пустая трата времени? [Текст] / А.Д. Эверc, М. Келфкенс, Г. Мак-Мастер // Хранение и переработка зерна. — 2003. — №9. – С 40-46.
• Eгopoв Г.А. Технологические свойства зерна [Текст] / Г.А. Eгopoв. — М.: Агропромиздат, 1985. – 333 с.

А.П. Верещинский, канд. техн. наук, генеральный директор ООО «ОЛИС», г. Одесса;

М.С. МУЗЫКА, инженер-технолог ООО «ОЛИС» г. Одесса;

А.В. ШЕВЧЕНКО, инженер-технолог ООО «ОЛИС», г. Одесса.

В данной статье приведены пути совершенствования подготовки зерна пшеницы к сортовым хлебопекарным помолам. Предложена технологическая схема кондиционирования зерна с использованием предварительного шелушения и подогрева.

По сравнению с горячими методами водно-тепловой обработки (ВТО) холодный метод не требует дорогого и сложной аппаратурного обеспечения с использованием пара, вакуума или избыточного давления, а также затрат энергии из-за необходимости нагрева зерна до температуры 50…70 °С. Указанные преимущества обусловили использование исключительно холодного кондиционирования в современных условиях хозяйствования. Однако, реализация холодного метода ВТО затруднена ограниченной водопоглощающей способностью зерна при увлажнении, что в ряде случаев требует проведения этой операции в несколько этапов с промежуточными отволаживанием. Кроме того, для обеспечения технологического эффекта при холодном кондиционировании необходимо длительное отволаживание зерна, что требует наличия бункеров значительной вместимости. Так, в соответствии с действующими рекомендациями [1], в зависимости от стекловидности и начальной влажности пшеницы прирост влаги за один этап увлажнения не превышает 3,5 %, а суммарная рекомендуемая продолжительность отволаживания может превышать 24 часа. В дополнение, низкая скорость распространения влаги и биохимических процессов, наблюдаемая при низкой температуре зерна в холодный и переходные периоды года, препятствует полному использованию технологического потенциала ВТО. Подогрев зерна до температуры 20…25 °С, несмотря на свою эффективность на большинстве мукомольных заводов в практике помолов не применяется. Указанное объясняется нецелесообразным выбором места проведения подогрева зерна в структуре подготовки его к помолу [1], что снижает эффективность этой операции. Кроме того, распространенная конструкция подогревателя зерна [2] требует использования пара, обеспечения которым в условиях большинства мукомольных заводов создает значительные трудности.

Таким образом, разработка и использование на практике эффективных способов интенсификации холодного метода ВТО является одним из перспективных путей повышения эффективности помола.

Лабораторными исследованиями, выполнявшимися ранее, установлено существенное повышение прироста и скорости распространения влаги вглубь предварительно шелушенного зерна [3], а также повышение эффективности очистки поверхности зерна [4], и снижение содержания примесей [5], в результате его шелушения. Таким образом, шелушение может использоваться не только как операция очистки поверхности зерна, обычно проводимая перед ВТО в обойных машинах, но и как способ интенсификации ВТО и дополнительного удаления примесей. В то же время, обработка зерна пшеницы с обеспечением индекса шелушение выше 3,0 % приводит к резкому снижению жизнеспособности зерна и активному развитию на поверхности его зерен плесневых грибов в условиях повышенной влажности. Указанное значение индекса шелушение является целесообразной границей обработки зерна, которая может проводиться перед ВТО.

Анализ типовых структур [1] подготовки зерна к помолу показал, что операция нагрева зерна, проводится в самом начале его подготовки, то есть перед сито-воздушным сепаратором. Таким образом, до проведения операций кондиционирования нагретое зерно проходит целый ряд машин (сито-воздушный сепаратор, камнеотборник, концентратор, обойную машину, аспиратор), где активно взаимодействует с холодным аспирационным воздухом, поступающим из рабочей зоны помещений, и охлаждается. Очевидно, что нагрев зерна следует проводить непосредственно перед увлажнением в подогревателях несложной конструкции, использующих в качестве агента нагрева, например, горячую воду, а отволаживание выполнять в термоизолированных бункерах.

Таким образом, целью данной работы является проверка на практике рассмотренных способов интенсификации ВТО, повышение эффективности очистки поверхности зерна, дополнительного удаления примесей и определение рациональной технологической схемы их реализации.

Из практики помолов известно, что с учетом мукомольных свойств зерна, удовлетворительные результаты кондиционирования сложнее обеспечить при переработке зерна с высокой стекловидностью и с пониженной влажностью. В то же время, недостатки, допущенные при кондиционировании именно такого зерна, наиболее негативно сказываются на результатах помолов, что в большинстве случаев выражается уменьшением выхода муки, и особенно, снижением его белизны. В связи с этим, указанные исследования проводили на мукомольных заводах южных регионов Украины и России, где в наибольшей степени могли проявляться приведены риски: ООО «Агрофирма Хлебная Нива», АП «Протос» ООО (Одесская обл.), ООО «Ольвия» (Николаевская обл.), ООО «Вектор плюс» (Краснодарский край), СПК «Новобатайская» (Ростовская обл.), работающих на местном сырье. Реализацию необходимых операций проводили с использованием обойно-шелушильной машины типа МАО [6] и подогревателя зерна типа ПЗ [7].

Исходя из показателей качества имеющегося сырья, зерно большинства исследуемых помольных партий, характеризовалось начальной стекловидностью 55…70 % и влажностью 11,0…12,5 %. В табл. 1 приведены показатели качества зерна одной из наиболее характерных помольных партий, поступающего после очистки в обойно-шелушильную машину типа МАО и обработанного в ней с разными режимами.

Таблица 1. Показатели качества исходного зерна и обработанного с различными режимами

Количественные характеристики устанавливаемых в процессе испытаний режимов, а также зольность отделенных продуктов приведены в табл. 2.

Таблица 2. Количественно-качественные характеристики режимов обработки зерна

В течение всего срока испытаний указанная обработка зерна обеспечивала его дальнейшее стабильное увлажнение за один этап до влажности 16,0…16,5 % путем дозирования воды ротаметром и перемешивания в шнековом транспортере, то есть без использования машин интенсивного увлажнения. Кроме того, такая обработка зерна обеспечивала надежную очистку его поверхности, а также удаление до 60 % сорной примеси. Содержание зерновой примеси несущественно увеличивалось за счет незначительного прироста битых зерен. По количественно-качественным показателям результатов помолов установлено, что осуществляемая обработка зерна при отделении обойной пыли и оболочек в количестве 1,5…2,5 % позволяет уменьшить время его отволаживания на 4…5 часов. При нормативной продолжительности отволаживания 16…20 часов, установленной для перерабатываемого зерна в соответствии с действующими рекомендациями [1], сокращение продолжительности отволаживания составило около 25 %. Подобные результаты получены и на других производствах.

В холодные периоды года, зерно, поступающее на кондиционирование, подогревали непосредственно перед увлажнением в подогревателе типа ПЗ из расчета производительности 1,0…1,8 т/ч. на одну секцию. С учетом того, что в отдельные периоды температура воздуха в подготовительном отделении мукомольных заводов снижалась до 8…10 °С, качество и выход муки соответствовали показателям, которые получали из зерна помольных партий такого же качества, перерабатываемых в теплый период.

Рис.1. Рекомендуемая технологическая схема ВТО:
1 — обойно-шелушильная машина типа МАО; 2 — воздушный сепаратор типа А1-БНА;
3 — шнековый транспортер; 4 — подогреватель типа ПЗ; 5 — термоизолированный бункер отволаживания
I — зерно после очистки; II — кондиционированное зерно;
III — в аспирационную систему; IV — обойная пыль; V — отруби.

По результатам производственных исследований предложена рекомендуемая к внедрению технологическая схема реализации ВТО (рис. 1). Кроме изложенного, такая технологическая схема в случае необходимости (при начальной влажности зерна менее 10,5…1 1,0 %) позволяет без существенных изменений дополнительно увлажнять зерно перед операцией подогрева. Очевидно, что температурный градиент и градиент влажности, одновременно направлены вглубь зерна во время его пребывания в шахте подогревателя (около часа), способствуют быстрому распространению влаги во внутренние слои оболочек и алейроновый слой, который характеризуется высокой водопроницаемостью и гидрофильностью [8]. Таким образом, при повторном увлажнении активная поверхность зерна в виде капилляров и пор вновь способна к поглощению («захвату») влаги.

 

• 1. Крошко Г.Д. Правила організації та ведення технологічного процесу на борошномельних заводах [Текст] / Г.Д. Крошко [та ін.]. – К: Віпол, 1998. – 145с.
• Демский А.Б. Оборудование для производства муки, крупы и комбикормов [Текст] / А.Б. Демский, В.Ф. Веденьев. – М: ДеЛи принт, 2005. – 760 с.
• 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.
• Дударев И.Р. Научно-технические основы интенсификации процессов и создание машин для обработки поверхности зерна [Текст] : дис. … д-ра. тех наук / И.Р. Дударев. – Одесса, 1989. – 437с.
• 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.
• Машины для очистки поверхности зерна [Эл. ресурс]
• Подогреватели зерна ПЗ [Эл. ресурс].
• Егоров Г.А. Технологические свойства зерна [Текст] / Г.А. Егоров. – М : Агропромиздат, 1985. – 333с.

А.П. Верещинский, канд. техн. наук, генеральный директор ООО «ОЛИС» (г. Одесса)

В сортовых помолах пшеницы крупообразование, как  подэтап драного процесса, определяет структуру всей последующей переработки и существенно влияет на качество и выход муки.  Следовательно,  совершенствование крупообразования является первостепенной задачей в обеспечении эффективности сортовых помолов. Основные технико-технологические требования к  процессу крупообразования заключаются в получении максимального количества промежуточных продуктов наилучшего качества с наименьшими затратами энергии и других ресурсов.

Исследованиями в лабораторных условиях, выполненных ранее [1], установлено, что измельчение предварительно шелушенного зерна обеспечивает улучшение качества промежуточных продуктов, увеличение количества их крупных фракций, а также снижение энергоемкости измельчения. С учетом этого, предметом практического интереса является проверка результатов сокращения числа крупообразующих систем за счет применения низких режимов измельчения шелушенного зерна в драном процессе.  В настоящей работе в производственных условиях мельзавода производительностью 30 т/сут. исследовалась эффективность процесса крупообразования при измельчении шелушенного зерна, реализованного посредством одной системы, а также его влияние на конечные результаты сортовых хлебопекарных помолов пшеницы, проводимых без обогащения.

В переработку подавалось зерно пшеницы  с натурой 782 г/л., стекловидностью 45 % и зольностью 1,53 %. После кондиционирования зерно шелушили с индексом шелушения 6,8 % в шелушильно-шлифовальных машинах конструкции «Каскад» [2], что обеспечивало  снижение его зольности до 1,27 %. Размол зерна (рис. 1) производили с обеспечением общего извлечения на I драной  системе 73,4 % к нагрузке на шелушильно-шлифовальные машины (78,8 % к нагрузке на систему). Дополнительно к вальцевым станкам на II драной, 1 и 2 размольных системах использовали дисмембраторы с регулируемой частотой вращения ротора.

Рис.1. Принципиальная технологическая схема размольного этапа

Анализ количественно-качественных показателей промежуточных продуктов (табл. 1), получаемых на I драной системе показал, что основная их часть характеризуется достаточно высокой добротностью, позволяющей дальнейший размол без обогащения с получением муки высокого качества. Вместе с тем, крупным крупкам характерно относительно высокое содержание оболочечных частиц, что требует решения задачи их обогащения. В связи с этим в первую группу сит секции рассева I драной системы были установлены сита с размерами отверстий 800 мкм, что позволило часть крупной крупки с пониженной добротностью направить на дальнейшее измельчение в драном процессе. Таким образом, на I драной системе была отобрана мука (11,4/0,55), а также извлечены и направлены в размольный процесс крупная крупка (7,1/0,8), средняя крупка (14,1/0,73), мелкая крупка (10,5/0,67) и дунсты (13,2/0,57). Общее количество промежуточных продуктов, направленных в размольный процесс составило 44,9 % с средневзвешенной зольностью 0,66 %. На II драную систему было направлено 37,0 % сходового продукта средневзвешенной зольностью 2,22 %. При обработке указанного продукта на вальцевом станке II драной системы с обеспечением величины общего извлечения 34,7 % к нагрузке на систему, было получено 8,5 % муки зольностью 0,64 %, дунстов 8,7 %, а также продукты других фракций, образованные преимущественно оболочками. С учетом количественно-качественных результатов измельчения на вальцевом станке II драной системы полученный продукт подвергали дальнейшему вымолу. Таким образом, можно заключить, что в данном случае процесс крупообразования реализован на I драной системе, а  II драная система фактически выполняет функцию передира и вымола.

Таблица 1.  Количественно-качественные показатели измельчения с обеспечением общего извлечения 73,4% на I др.с. в % к нагрузке на шелушильно-шлифовальные машины (выход, % / зольность, %)

По результатам проведенного помола было получено 73,2 % муки в т.ч. муки высшего сорта 54,8 % с белизной 60 усл. ед. Р3-БПЛ и муки первого сорта 18,4 % с белизной 43 усл. ед. Р3-БПЛ. С учетом полученных данных можно заключить, что проведение крупообразующего процесса даже  на одной системе при низких режимах измельчении шелушенного зерна позволяет получить удовлетворительные результаты помолов и может быть признано эффективным для мельзаводов без обогащения. Кроме того, сокращение числа систем измельчения ведет к снижению капиталоемкости создания таких мельзаводов, а также обеспечивает экономию энергии и других ресурсов при эксплуатации.

опубликовано в издании «Хлебопродукты» 6/2013

 

• Верещинский А.П. Закономерности измельчения шелушенного зерна пшеницы [Текст] / А.П. Верещинский // Хлебопродукты. – 2012. – №12. – С.38-39.
• 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., к.т.н., генеральный директор ООО «ОЛИС»

Ильчук В.Б., к.т.н., директор НТЦ «Проектирование и технологии агропромышленного комплекса» НИЧ НУХ

Как известно, Украина в наследство от Советского Союза получила мощную мукомольную промышленность, которая ежегодно перерабатывала около 7 млн. т зерна пшеницы. Ее основу составляли мукомольные заводы производительностью 250 и 500 т/сут, действующие и сейчас и реализующие развитые структуры переработки. Кроме того, в последние двадцать лет было построено значительное количество мукомольных заводов меньшей производительности, реализующих сокращенные и короткие структуры переработки. В настоящее время на новых мощностях производится около 30% муки. С учетом того, что объемы производства муки в Украине за последние десятилетия сократились вдвое, сейчас мощности по ее производству в три раза превышают потребности. Однако большинство предпринимателей оценивают производство муки как стабильную и весьма выгодную составляющую агробизнеса. Несмотря на большой избыток производственных мощностей, они создают новые и реконструируют устаревшие производства, внедряя технологии и оборудования, обеспечивающие конкурентные преимущества.

В феврале-марте с.г. в Николаевской области был запущен в постоянную эксплуатацию новый мукомольный завод производительностью 30 т/сут сортового помола пшеницы в хлебопекарную муку. Основой инновационной технологии, которая была внедрена, стало сокращение структуры помола путем интенсификации процессов переработки с использованием операций шелушение зерна.

Технологические схемы подготовительного и размольного отделений (рис. 1, 2) были разработаны с максимально возможной минимизацией затрат по созданию производства и обеспечения конкурентных показателей его работы. Использование операции обработки зерна в обойно-шелушильной машине типа МАО (рис. 1) обеспечивает очистку поверхности зерна, удаление части сорной и зерновой примесей. Кроме того, такая обработка вызывает изменение гигроскопичных свойств зерна, позволяет эффективно проводить холодное кондиционирование за один этап для большинства помольных партий пшеницы при сокращении продолжительности отволаживания на 25%. Шелушение зерна после ВТО с величиной индекса 6-8% обеспечивает дальнейшую очистку его от примесей, снижение удельного содержания оболочек и прочности. Количественно-качественные показатели круподунстовых продуктов, образованных при измельчении шелушенного зерна, обусловливают соответствующее изменение структуры размольного этапа, который также характеризуется существенным сокращением.

Размол зерна (рис. 2) проводится с использованием низких режимов измельчения, обеспечиваемых на I драной системе предыдущим шелушением, на размольных системах – дополнительным дифференцированным действием дисмембратора, а вымол оболочек реализован по структуре: вальцовый станок – дисмембратор – вымольная машина.

Анализ количественно-качественного баланса помола (табл. 1) и возможных вариантов формирования сортов муки (табл. 2) в очередной раз подтвердили техническую возможность эффективного проведения как многосортных помолов, так и односортного помола с выходом муки высшего сорта, без использования процессов обогащения промежуточных продуктов.

Верещинский А.П., кандидат технических наук, генеральный директор ООО «Олис»;

Шевченко А.В., инженер-технолог ООО «Олис»

Согласно рекомендуемым нормам [1], поступающее на мукомольные заводы зерно должно содержать не более 2% сорной примеси (при наличии оборудования для обработки зерна на элеваторе — не более 1%) и не более 5% зерновой примеси. Вместе с тем, предельно допустимое содержание сорной примеси в зерне, направляемом на I драную систему, для хлебопекарных помолов пшеницы не должно превышать 0,4%, а зерновой — не регламентируется.

Однако практика ведения помолов показывает, что повышение показателей качества и выхода муки, особенно высоких сортов, требует более значимого извлечения примесей. Анализ результатов работы двух мельзаводов в течение нескольких лет показывает [2], что при увеличении содержания сорной примеси на 0,1% в зерне перед I драной системой общий выход муки уменьшается примерно на 1,4%, или средневзвешенная зольность муки увеличивается примерно на 0,04%. Увеличение содержания в очищенном зерне зерновой примеси на 1% приводит к снижению общего выхода муки примерно на 0,8%, или увеличению средневзвешенной зольности на 0,15%. Исследователи определили, что среди всех величин, оказывающих влияние на выход муки при сортовом помоле, 55% приходится на остаточное содержание сорной и зерновой примеси в зерне перед I драной системой. Приведенные данные ярко иллюстрируют важность очистки зерна при подготовке его к помолу и необходимость поиска путей повышения ее эффективности. Очевидно, что нормы содержания примесей в зерне, направляемом в отделение подготовки мельницы и далее в помол, приняты с учетом возможностей современной техники очистки.

Указанное означает, что, несмотря на использующийся широкий арсенал средств (сепараторы, концентраторы, комбинаторы, триера, обоечные машины), современные методы очистки зерна, используя сложные и дорогостоящие машины, а также существенные ресурсы не всегда способны обеспечить высокую эффективность. Таким образом, поиск путей повышения эффективности очистки зерна должен осуществляться вне существующих подходов.

Как известно, одним из эффективных методов подготовки зерна к помолу является шелушение. Основным воздействующим фактором такой обработки считается снижение зольности зерна за счет уменьшения удельного содержания оболочек. Однако замечено, что результатом такой обработки также является снижение содержания примесей, т.е. процесс шелушения обладает эффектом очистки. В результате шелушения зерновая масса подвергается истирающим воздействиям и сдвигу, а также взаимодействию с воздушными потоками. Поэтому разрушение частиц с более низкими прочностными характеристиками, к которым, по-видимому, относится значительная часть примесей, и их удаление из зерновой массы является вполне закономерным результатом. Вместе с тем, до настоящего времени не существует научно обоснованных данных об эффективности такой очистки и целесообразности ее использования при подготовке зерна к помолам.

Закономерности очистки зерна в процессе шелушения изучали с использованием лабораторного голлендра, позволяющего обрабатывать образцы зерна с разным содержанием примесей до требуемых значений индекса шелушения k, а также раздельно получать основное зерно и отделенные частицы. Кроме того, для получения сравнительных оценок в каждом исходном испытываемом образце определяли содержание примесей, отделяемых наиболее распространенным и эффективным в практике помолов сито-воздушным способом. Просеивание образцов осуществляли посредством лабораторного рассева на ситах 4х25 и 1,7х20 до полного извлечения проходовых фракций. Пневмосепарирование проводили в лабораторном аспираторе путем многократных пропусков до полного извлечения выделяемых воздушным потоком примесей. При проведении экспериментов стандартными методами определяли исходное и конечное содержание примесей, а также вычисляли эффективность очистки.

Исследование образцов, отобранных из партий зерна пшеницы, подаваемых на мельзаводы ряда предприятий Украины, позволяет заключить, что эффективность очистки сито-воздушным способом по выделению сорной примеси составляет около 55%, а зерновой – около 32%.

Обобщенные результаты эффективности очистки зерна E в процессе шелушения при установке на голлендр ситовых обечаек с размерами отверстий 1,3х12 и Ø2 мм, исключающих попадание в отходы мелкого зерна, представлены на рис. 1 и 2.

Рис.1. Графики зависимости эффективности очистки зерна Е от индекса шелушения k по выделению сорной примеси:
1 – ситовая обечайка с отверстиями 1‚3х12 мм;
2 – ситовая обечайка с отверстиями Ø2 мм

Рис.2. Графики зависимости эффективности очистки зерна Е от индекса шелушения k по выделению зерновой примеси:
1 – ситовая обечайка с отверстиями 1‚3х12 мм;
2 – ситовая обечайка с отверстиями Ø2 мм

Из анализа представленных данных следует, что шелушение с индексами k=2-3,5% по эффективности выделения сорной примеси, а шелушение с индексами k=3-4,5% по выделению зерновой примеси тождественно очистке сито-воздушным способом. Дальнейшее повышение индексов шелушения k приводит к дальнейшему существенному возрастанию эффективности очистки.

Как видно из графиков, очистка зерна шелушением, особенно от сорных примесей, более эффективна с использованием ситовой обечайки с продолговатыми отверстиями, которые располагали по ходу вращения абразивного ротора. Наблюдаемый эффект объясняется более высокой пропускной способностью обечайки с продолговатыми отверстиями по выводу из зерновой массы образованных шелушением мелких частиц.

Следует заметить, что при значениях индекса k более 5% при шелушении зерновой массы пшеницы присутствующие зерна ячменя теряют цветочную, а также частично плодовую и семенную оболочки, которые выделяются в отходы. Исключение указанных анатомических частей ячменя обеспечивает отсутствие их отрицательного воздействия на результаты помола.

При обработке шелушением зерновой массы пшеницы частично разрушаются и выделяются присутствующие зерна овсюга, относящиеся к трудно отделимой примеси. Для оставшейся после шелушения части зерен овсюга характерны надрывы и отслоения оболочек, что снижает скорость витания зерен, способствующую их отделению от зерна пшеницы последующим пневмосепарированием.

Результаты проведенных исследований показывают, что шелушение зерновой массы пшеницы отличается высокой эффективностью очистки. Эффект очистки шелушением как операции подготовки зерна к помолам может использоваться в качестве дополнения к существующим методам, а также альтернативного и замещающего их способа. Таким образом, применение шелушения в практике помолов может существенно повысить их эффективность, а также в некоторых случаях исключить применение сложных, дорогостоящих и ресурсоемких машин.

Опубликовано по материалам
«Хранение и переработка зерна»
научно-практический журнал
№7 (157) июль 2012

 

• Правила организации и ведения технологического процесса на мукомольных заводах. – К.: Киевский институт хлебопродуктов, 1998. — 144 с.
• Фракционное сепарирование зерна на мукомольных заводах. Дулаев В.Г, Гортинский В.В., Альтерман А.Н., Горшунов А.Н., Муравин В‚С.‚ Бессонов В.Я., Зотиков В.М‚, Федорова АН. Серия «Мукомольно-комбикормовая промышленность», — М; ЦИИТЭИ Минзага СССР 1978. – 60 с.

Верещинский А.П.‚ кандидат технических наук, генеральный директор ООО «ОЛИС»,

Музыка Н.С.‚ инженер-технолог, ООО «ОЛИС»

Как известно, водно-тепловую обработку (ВТО) в мукомольном производстве применяют для направленного изменения технологических свойств зерна с целью создания оптимальных условий для его переработки в сортовую муку. В результате ВТО возрастает эластичность оболочек зерна и снижается прочность эндосперма, что обеспечивает эффективность последующего избирательного измельчения. Таким образом, достигается цель сортовых помолов: измельченный эндосперм извлекается в муку, а оболочки направляются в отруби. Кроме того, при ВТО изменяются биохимические свойства зерна и выработанной из него муки: снижается зольность муки, повышается выход и улучшается качество клейковины, возрастает активность ферментов. Исходя из значимости влияния на результаты производства, ВТО является основой подготовки зерна к проведению сортовых помолов.

Согласно современной классификации, основой которой являются особенности использования температурного фактора при обработке зерна, различают методы холодного и горячего кондиционирования. Сравнительный анализ технологической эффективности методов ВТО показывает, что горячее кондиционирование несколько эффективнее, однако при реализации значительно сложнее холодного, требует дорогостоящего аппаратного обеспечения, а нагрев зерна до температуры 50-70 °С связан со значительными затратами энергии. В настоящее время из-за перечисленных особенностей на отечественных мельзаводах методы горячего кондиционирования не применяются и в условиях мирового дефицита энергии, а также высокой ее стоимости, теряют свою перспективность.

Вместе с тем, холодному кондиционированию также свойственны некоторые существенные недостатки. Основной проблемой холодного кондиционирования является ограниченная водопоглощающая способность зерна, что в ряде случаев требует проведения его увлажнения в несколько этапов с промежуточными отволаживаниями. Организация многоэтапного кондиционирования существенно повышает затраты на создание и эксплуатацию линии ВТО зерна. Кроме того, для обеспечения технологического эффекта при холодном кондиционировании необходимо продолжительное отволаживание зерна, что требует наличия бункеров значительной емкости. В соответствии с действующими рекомендациями [1] приращение влаги за один этап увлажнения не превышает 3,0-3,5%, а суммарное рекомендуемое время отволаживания может составлять более 24 ч.

Как показывает обзор литературы, недостатки холодного кондиционирования обусловлены особенностями анатомического строения зерна и гигроскопических свойств его составляющих. В работах Г.А. Егорова, Е.Д. Казакова, Л.Н. Любарского [2., 4.], а также других отечественных и зарубежных исследователей, механизм взаимодействия воды с зерном всесторонне и глубоко изучен. Установлено, что при контакте с водой зерно почти мгновенно поглощает 3-5% влаги, и лишь по прошествии 15-30 мин происходит дальнейшее возрастание его влажности. Этот первоначальный «захват» воды осуществляется плодовыми оболочками зерна, и определяется степенью развитости их капилляров и пор.

Дальнейшее отволаживание зерна связано со значительным торможением проникновения влаги в эндосперм семенными оболочками и алейроновым слоем. Семенная оболочка, имея слабо выраженную капиллярную систему, насыщается влагой значительно медленнее плодовой и обладает меньшей пропускной способностью при ее миграции внутрь зерновки пшеницы. Алейроновый слой характеризуется высокой гидрофильностью и водопроницаемостью, что связано со значительным содержанием в его клетках белков. Вследствие прочного удержания воды в алейроновом слое увлажнение эндосперма происходит с задержкой на 0,5-1‚0 ч.

Увлажнение эндосперма связано с его активным разрыхлением в результате образования сети микротрещин. Разрыхление эндосперма является основным воздействующим фактором, улучшающим мукомольные свойства зерна в результате ВТО. Такое изменение сопровождается набуханием зерен и снижением их стекловидности. Накопленные наукой и практикой данные показывают, что завершение периода разрыхления эндосперма, определяемого приостановкой перечисленных выше процессов, соответствует приобретению зерном оптимальных мукомольных свойств. Причем, чем больше приращение влаги и выше скорость ее переноса, тем значительнее улучшение мукомольных свойств зерна.

В работе Л. Н.Любарского [4] доказана исключительная роль зародыша при увлажнении зерна, который «перекачивает» воду внутрь зерна, используя диффузионно-осмотические силы. Отмечается, что увлажнение зерна через зародыш происходит более интенсивно по сравнению с увлажнением через оболочки. Кроме того, под действием ферментов зародыша осуществляется массовый перенос минеральных веществ в процессе ВТО из оболочек и алейронового слоя в эндосперм, а затем в зародыш. В результате такого переноса зольность оболочек, алейронового слоя и эндосперма снижается, а зародыша – возрастает.

Проведенный анализ позволяет сформулировать гипотезу о возможности интенсификации процессов холодного кондиционирования зерна путем его предварительного шелушения. Увеличение в результате шелушения развитости активной площади плодовой оболочки должно повысить водопоглощающую способность зерна, а целенаправленное разрушение целостности семенной оболочки и алейронового слоя – способствовать повышению скорости проникновения влаги в эндосперм. Вместе с тем, известно, что механическое воздействие на зерно, каковым является шелушение, может отрицательно влиять на его жизнеспособность. Очевидно, что чрезмерное повреждение зародыша является тем фактором, который ограничивает использование шелушения для интенсификации процессов кондиционирования.

С целью проверки выдвинутой гипотезы нами был проведен цикл лабораторных исследований по изучению жизнеспособности, водопоглощающей способности зерна, а также кинетики его отволаживания после обработки с разными индексами шелушения k. Изучение влияния обработки зерна шелушением на жизнеспособность зерна проводили путем оценки его энергии прорастания Еп, которую определяли по стандартной методике. На рис. 1 представлены графики зависимости энергии прорастания Еп от индекса шелушения k для образцов пшеницы с разными исходными значениями Еп.

Из анализа графиков (рис.1) видно, что в диапазоне значений k=3-4%‚ наблюдается резкое снижение энергии прорастания Еп. При этом для части зерен характерно оголение внутренних органов зародыша. Дальнейшее увеличение значений k связано с усилением повреждений зародышей, а также появлением на поверхности зерновок оголенных участков эндосперма. Обследование зерен в процессе прорастания показывает, что их оголенные участки поверхности способствуют активному развитию плесневых грибов. Таким образом, снижение энергии прорастания вплоть до полной потери жизнеспособности шелушенных зерен связано как с механическим повреждением зародышей, так и с воздействием плесени. Следует заметить, что жизнедеятельность плесени приводит к изменениям специфических свойств белкового комплекса зерна и, как следствие. к снижению его пищевой ценности, ухудшению хлебопекарных достоинств, образованию многочисленных микотоксинов, некоторые из которых канцерогенны. Кроме того, замечено, что зерно, обработанное при значениях k более 3-4%, при увлажнении и отволаживании склонно к слеживанию и слипанию зерен с потерей сыпучести.

Водопоглощающую способность зерна определяли путем его непосредственного погружения в воду по следующей методике [2]. Испытываемые образцы зерна погружали в воду на разные сроки. После извлечения из воды образцы немедленно просушивали между листами фильтровальной бумаги, отволаживали в течение 24 ч раздельно в герметичных емкостях, определяли их влажность по стандартной методике и вычисляли приращение влажности ΔW. Результаты указанных опытов представлены на рис. 2.

Приращение значений влажности, определенных для нешелушенного зерна (ΔW = 3,0-3‚5%), тождественны результатам, полученным исследователями ранее, и свидетельствуют о том, что рекомендованное приращение влаги за один этап кондиционирования [1] обусловлено предельной водопоглощающей способностью нешелушенного зерна. Полученные нами данные показывают, что увеличение индекса шелушения k вызывает существенное возрастание значений ΔW, особенно в диапазоне k=0-3%. Вместе с тем, при значениях индекса шелушения k более 8% наблюдается снижение приращения влажности зерна.

Кинетику отволаживания зерна изучали по снижению его стекловидности. Образцы зерна увлажняли с одинаковым приращением влаги и отволаживали в герметичной посуде. Через каждый час отволаживания определяли их стекловидность. На рис. 3 представлены графики зависимости стекловидности зерна от времени отволаживания t при разных значениях k.

Полученные результаты позволяют установить, что возрастание индекса шелушения k приводит к существенному увеличению скорости отволаживания зерна. При этом максимальная скорость отволаживания наблюдается в области значений к=5%. Дальнейшее увеличение значений индекса шелушения k приводит к снижению скорости отволаживания.

Закономерности, представленные на рис. 2 и 3, подтверждают справедливость выдвинутой гипотезы. Особенности полученных зависимостей объясняются изменением структуры поверхностных слоев зерна, а также количественного содержания его анатомических частей с разными гигроскопическими свойствами, что вызывается воздействием шелушения. В диапазоне значений k=0-3% возрастание водопоглощающей способности свидетельствует об увеличении активной площади оболочек. Однако сохранение структуры и количественного содержания алейронового слоя, аккумулирующего влагу, препятствует возрастанию скорости отволаживания зерна до максимальных ее значений. Дальнейшее повышение значений k связано с потерей зерновками значимого количества плодовых оболочек и снижению жизнеспособности зародыша, что должно приводить к снижению водопоглощающей способности зерна. Однако отсутствие плодовой оболочки и нарушение целостности семенной оболочки создает условия для поступления влаги непосредственно в алейроновый слой, что компенсирует ее «захват», хотя и с меньшими приращениями. Максимальная скорость отволаживания, наблюдаемая в области значений k=5%, по-видимому, обусловлена потерей зерновками большей части семенной оболочки и развитию надрывов алейронового слоя, что улучшает проникновение влаги в эндосперм. Снижение удельного содержания алейронового слоя (при значениях k более 5%), отличающегося высокой гигроскопичностью и способностью надежно удерживать поглощенную влагу, приводит к снижению водопоглощающей способности зерна и скорости его отволаживания. Известно, что при гидратации образующие клейковину белки эндосперма формируют структуру поверхностного слоя, характеризуемого пониженной проницаемостью влаги. В связи с этим оголенный в результате шелушения эндосперм не способен быстро поглощать значительное количество влаги и надежно ее удерживать.

Результаты проведенных исследований позволяют сформулировать следующие выводы.

• Предварительное шелушение пшеницы существенно повышает ее водопоглотительную способность и скорость проникновения влаги в эндосперм.
• Подготовка зерна шелушением к кондиционированию должна вестись без оголения внутренних органов зародыша и эндосперма (k=3-4%), что в большинстве случаев позволяет ограничится одним этапом ВТО и обеспечить ее технологическую эффективность при существенном сокращении времени отволаживания.
• Шелушение зерна до значений индексов k, позволяющих обеспечить максимально возможную скорость миграции влаги, может использоваться после первого этапа кондиционирования с целью скоростной корректировки его результатов на последующем этапе кондиционирования.
• Широкое внедрение в промышленность способа интенсификации ВТО зерна путем его шелушения требует уточнения на основе практики помолов изложенных результатов и разработки соответствующих режимов с учетом различий качества поступающих в переработку помольных партий зерна.

Опубликовано по материалам

«Хранение и переработка зерна»

научно-практический журнал

№6 (156) январь 2012

 

ЛИТЕРАТУРА

• Правила организации и ведения технологического процесса на мукомольных заводах. – К.: Киевский институт хлебопродуктов, 1998. – С.17
• Егоров Г.А. Технологические свойства зерна. – М.: Агропромиздат, 1985. – 333с.
• Казаков Е.Д. Гигроскопичность составных частей зерна //Тр/МТИПП. – 1952. –С. 64-68.
• Любарский Л.Н. Рожь. – М.: Издательство технической и экономической литературы, 1956. – 264 с.

Верещинский А.Л.‚ кандидат технических наук, генеральный директор ООО «ОЛИС»

Одним из эффективных методов подготовки пшеницы к помолам является шелушение. В результате обработки шелушением снижается зольность и прочность зерна, содержание примесей, а также создаются предпосылки для эффективного кондиционирования. Таким образом, обеспечивается повышение качества муки и ее общего выхода. причем в основном за счет муки высоких сортов.

Анатомические особенности строения зерна пшеницы обуславливают прочные связи между всеми оболочками зерна, а также между оболочками и эндоспермом. С учетом этого наиболее эффективным методом шелушения зерна пшеницы является истирание и сдвиг, что обеспечивается обработкой в шелушильно-шлифовальных машинах с абразивным ротором. Указанные машины давно и широко используются для шелушения зерна разных культур при переработке в крупу. Однако, несмотря на это, сведения о свойствах и особенностях взаимодействия их основных рабочих органов – шлифовальных кругов применительно к обработке зерна в существующей литературе отсутствуют, что ограничивает их рациональное использование.

Исходя из существующего опыта создания и эксплуатации шелушильно-шлифовальных машин, в качестве их абразивных роторов наиболее предпочтительным является использование серийно выпускаемых шлифовальных кругов прямого профиля (Тип 1 — по ГОСТ 2424-83) на керамической связке с разными наружными диаметрами. Нормативной документацией предусмотрены различные характеристики материала таких кругов, к которым относится марка шлифовального зерна, зернистость (т.е. крупность шлифовального зерна), твердость круга и номер структуры круга (степень сближения шлифовальных зерен). В табл. 1 приведены значения характеристик шлифовальных кругов, применяемых для обработки зерна, с учетом выпускаемой в настоящее время номенклатуры.

Таблица 1. Характеристики шлифовальных кругов по 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.

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

Верещинский А.П., генеральный директор ООО «ОЛИС», кандидат технических наук

Как известно, любая зерновая масса содержит различные по крупности зерна. Мелкая фракция по своим технологическим свойствам отличается от крупной. Для мелкой фракции пшеницы характерны низкие мукомольные свойства. При уменьшении размеров зерна увеличивается удельная площадь его внешней поверхности, а значит, повышается содержание оболочек и алейронового слоя, что обусловливает существенное увеличение зольности и снижение натуры. Кроме того, значительное количество сорной и зерновой примесей, присутствующих в зерновой массе пшеницы, по размерам соответствуют размерам ее мелкой фракции.

Таким образом, присутствие мелкой фракции в помольной партии пшеницы ограничивает возможности повышения общего выхода муки и муки высоких сортов. С целью улучшения мукомольных свойств при сортовых помолах пшеницы некоторыми рекомендациями мелкую фракцию предусмотрено изымать с последующим использованием на кормовые цели. Так, например, по данным исследований [1] при изъятии мелкой фракции (2,2х20/1,7х20), которая составила 11,32% от начальной массы зерна, выход крупок, дунстов и муки в драном процессе из той части зерна, которая попала на размол, вырос на 1,28%, а их зольность уменьшилась на 0,03%. В работе [2] приведенные данные эффективности отбора мелкой фракции на разных мельницах России подтверждают результаты, представленные выше. Так, в среднем, отбор 72% зерна мелкой фракции обеспечивает повышение общего выхода муки на 0,9%, а муки высоких сортов — на 1,7%.

В таблице нами приведены экономические результаты реального помола, проведенного без отбора мелкого зерна, и прогнозируемые результаты помола с отбором мелкого зерна, которые моделировали по данным [2]. Повышение выхода высоких сортов муки, за счет изъятия мелкой фракции поровну отнесли на высший и первый сорта. Мелкую фракцию зерна считали пшеницей 6 класса. Стоимость зерна и продуктов переработки принимали по средним ценам на один и тот же период (первая декада мая 2011 года) по данным сайта www.muka.zerno.kiev.ua. Для упрощения расчетов затраты на переработку, механические потери, отходы и влияние увлажнения в обоих случаях принимали тождественными, что при сравнении позволяет их не учитывать.

Таблица

Как видно из таблицы, помол с изъятием мелкого зерна уступает по экономическим результатам. Некоторое улучшение мукомольных свойств зерна в результате указанной операции даже не компенсирует потерь, возникающих в результате реализации части зерна помольной партии (3-4 класс) по ценам пшеницы 6 класса. Кроме того, по кормовой ценности, показателям качества и товарному виду мелкая фракция пшеницы значительно уступает пшенице 6 класса, поэтому может быть реализована только по цене, значительно ниже принятой в расчетах. Следует отметить, что мелкая фракция пшеницы, как правило, характеризуется повышенным содержанием клейковины, которая по качеству не уступает другим фракциям. Поэтому изъятие зерна мелкой фракции в отдельных случаях может вызвать снижение хлебопекарных свойств муки. Таким образом, в современных условиях хозяйствования фракционирование зерна пшеницы и изъятие мелкой фракции из сортового помола не обеспечивает рационального использования сырьевых ресурсов и приводит к потере части прибыли от переработки.

Очевидно, что фракционирование пшеницы может быть оправданной мерой только в случае дальнейшего применения операций повышение мукомольных свойств мелкой фракции и переработки ее с основной частью зерна в муку.

Действительно, фракционирование зерна создает предпосылки для повышения эффективности очистки обособленных фракций от примесей за счет снижения нагрузок на рабочие органы машин, более точного подбора характеристик их рабочих органов и режимов работы. Однако очистка зерна мелкой фракции пшеницы требует использования сложных и комбинированных методов очистки и редко бывает удачной, что обусловлено характеристиками примесей, которые вместе с мелким зерном образуют тяжело разделимые и неразделимые смеси. Кроме того, очистка зерна от примесей, а также очистка поверхности зерна в обойных машинах, практически не обеспечивают снижение его зольности. Таким образом, фракционирование пшеницы и дальнейшая углубленная очистка ее мелкой фракции не может быть достаточно эффективным решением по существенному повышению мукомольных характеристик помольной партии в целом.

Известно, что эффективным методом улучшения мукомольных свойств пшеницы является шелушение. Обработка шелушением приводит к значительному снижению зольности зерна и содержания примесей, в т.ч. и тех, которые не выделяются простым сепарированием. Как результат – повышение выхода и качества муки для обеспечения эффективности подготовки зерна к помолу шелушением фракционирование зерна не является обязательным. Однако, если технологические решения построения мельзавода делают невозможным организацию шелушение общего потока зерна, следует использовать фракционирования зерна и шелушение только мелкой фракции. Особенности проведения такой операции были приведены в нашей статье «Подготовка зерна шелушением на мельницах сортовых помолов пшеницы», опубликованной в №11 журнала «Хранение и переработка зерна» за 2009 год. Согласно рекомендованной схеме мелкая фракция выделяется после основного этапа кондиционирования, шелушится и вместе с основным потоком зерна направляется в помол. Эффективность такого выборочного шелушение по снижению зольности и содержания примесей в общем потоке зерна, поступающего в помол, соответствует суммарной эффективности всего зерноочистительного оборудования, хорошо оснащенного по традиционным схемам мельзавода.

Таким образом, изъятие мелкого зерна из помола не является целесообразным решением, учитывая экономическую эффективность переработки. Применение шелушение при подготовке зерна дает возможность эффективно использовать мелкую фракцию пшеницы в производстве сортовой муки, что позволяет не только избежать потерь сырья, но и получить дополнительные прибыли.

Опубликовано по материалам
«Хранение и переработка зерна»
научно-практический журнал
№ 6 (144) июнь 2011

 

• 1. Кулик В.Г., Максимчук Б.М., Чакар А.П. Мукомольные заводы на комплектном оборудовании. – М.: Колос 1984, – с 10,11.
• 2. Егоров Е.А., Петренко Т.П. Технология муки и крупы. – М.:МГУПП, 1999. – с.43,44.

 А.П. Верещинский, канд. техн. наук, генеральный директор ООО «ОЛИС» (г. Одесса)

Некоторые агропромышленные предприятия и холдинги, преуспев в производстве зерна, стремятся создать или расширить отделения по его переработке. Часто в их поле зрении попадают производства по выработке муки или крупы. К сожалению, большинство руководителей, осваивающих этот новый для себя вид бизнеса, склонны к ошибкам в выборе эффективных средств его реализации, ведь переработка зерна глубоко специфична. Попробуем без внедрения в технологические аспекты прояснить основные организационно-технические подходы к созданию успешного перерабатывающего производства.

Все основные положения, сформулированные для мельничного производства*, справедливы и для производства круп. Исключением является лишь то, что при переработке зерна в крупу помольных партий не формируют, а все поступающие партии перерабатывают отдельно с учетом их индивидуальных особенностей. Различия в технологии переработки отдельных видов зерна определяют специализацию крупяных производств. В зависимости от особенностей технологий и рационального использования современного оборудования существуют следующие крупяные производства: универсальные; по выработке кукурузной крупы для пищевых концентратов; по переработке гречихи, овса; по выработке зерновых хлопьев.

Технологии пшеничной, ячневой, перловой и гороховой круп имеют много общих технологических операций, выполняемых на одинаковых машинах. Как правило, подобные технологии объединяют в единые производства, называемые универсальными. Перевод оборудования с производства одного вида крупы на другой осуществляется при его полной остановке путем его зачистки, замены рабочих органов некоторых машин и изменения маршрутов движения ряда продуктов. В зависимости от мощности производства такая перестройка занимает от нескольких десятков минут до одной рабочей смены.

Универсальные производства часто создают с возможностью переработки проса в пшено и кукурузы в крупу, измельченную без отбора зародыша. Универсальные производства объединяют относительно несложные технологии, поэтому их реализация даже при малых производительностях, осуществляемых на малогабаритном оборудовании, отличается высокой эффективностью.

Большинство пищевых концентратов вырабатывают из кукурузной крупы и муки. В последнее время кукурузную крупу используют и при производстве пива, но для этого пригодна крупа, выработанная с отбором зародыша, и полученная из нее мука. Технология производства такой крупы включает достаточно сложные, разветвленные процессы обогащения, эффективно реализуемые только на  промышленном оборудовании. Такую технологическую схему целесообразно создавать при производительности предприятия по зерну 50-60 т/сут.

Для переработки гречихи в крупу ядрицу и овса в овсяную крупу также требуются глубоко специализированные технологии, поскольку основные технологические элементы и оборудование индивидуальны для каждой из технологий. Эффективность переработки гречихи и овса достигается лишь на промышленном оборудовании, при минимальной производительности предприятий 30 т/сут. Многочисленные попытки реализации указанных технологий на мини-производствах оказались несостоятельными.

Технологические линии по выработке зерновых хлопьев обычно включают в состав рассмотренных выше крупяных производств в качестве заключительного этапа переработки. Такие линии позволяют на одном и том же комплекте оборудования получать хлопья из разных культур, однако на практике в структуре производства этой продукции преобладает выработка овсяных хлопьев.

Следует отметить, что переработка гречихи, овса и производство хлопьев связаны с необходимостью использования процессов пропаривания и сушки, требующих значительных затрат тепловой энергии. Поэтому на таких производствах целесообразно строить паровую котельную, которая сможет вырабатывать пар при сжигании гречневой и овсяной лузги.

Тенденции развития отечественной зернопереработки ограниченны внутренним рынком сбыта готовой продукции. Совершенно ясно, что в перспективе перерабатывающая промышленность ограничится 20-30 производствами национального масштаба, поддерживаемыми государством или же крупными потребителями. В то же время сохранится и множество производств регионального уровня с производительностью до 100 т/сут, значительно превышающих первую группу предприятий по суммарным объемам переработки.

С точки зрения экономической эффективности, переработку зерна целесообразно организовывать ближе к местам его производства, где также ниже аренда площадей и дешевле рабочая сила. Как правило, такие производства ориентированы на не очень отдаленных городских потребителей. С учетом постоянного роста стоимости перевозок указанные тенденции будут усугубляться.

Создание эффективных и прибыльных перерабатывающих производств с учетом уровня их технической сложности и капиталоемкости вполне доступно как отдельным агропромышленным предприятиям или холдингам, так и региональному бизнесу в целом. Поэтому задачей подавляющего числа перерабатывающих предприятий будет региональное лидерство, обеспечиваемое дальнейшим расширением рынка сбыта продукции через создание следующих производств: макаронного, хлебопекарного, по выработке пищевых концентратов, по выработке продуктов быстрого приготовления и т.п. Организационно-технический уровень таких предприятий должен обеспечивать строгую минимизацию затрат сырья и энергии, лавирование в рамках нескольких «сильных» позиций ассортимента, своевременную реакцию на изменение спроса и быстрое заполнение новых товарных категорий.

Производства по переработке зерна являются сложными инженерными сооружениями и их необходимо создавать по заранее разработанным проектам. Уровень технических задач, решаемых в процессе создания производства, гораздо выше уровня компетенции «эксплуатационщиков» даже самой высокой квалификации. Такая работа по силам специалистам, глубоко владеющим необходимым комплексом знаний, где технологии производства муки, крупы и хлопьев занимают центральное место.

Деятельность ООО «ОЛИС» основана на разработке технологий и на производстве оборудования для переработки зерновых. Исследовательский и инженерно-технический персонал нашего предприятия имеет специальное базовое образование (в том числе и ученые степени) по технологии муки, крупы и другим специальностям, преподаваемым в Одесском технологическом институте пищевой промышленности им. М.В.Ломоносова. Часть наших сотрудников начала свою трудовую деятельность в научно-исследовательских коллективах и на предприятиях бывшей системы хлебопродуктов. Сегодня они обладают значительным исследовательским и производственным опытом отраслевого уровня. Молодые сотрудники сделали свои первые практические шаги уже в нашей компании. Их отличает демократичность в выборе средств решения технических задач и постоянная потребность ревизии традиционных подходов. Основу нашей конструкторской группы и производственного персонала составляют бывшие станкостроители, чей высокий профессионализм известен далеко за пределами Одессы.

---

* См. статью в 4/2011, с.50

Опубликовано по материалам
«Хлебопродукты» ежемесячный
теоретический и научно-практический журнал
5/2011, С. 38-39

А.П. Верещинский, канд. техн. наук, генеральный директор ООО «ОЛИС» (г. Одесса)

Опубликовано по материалам
«Хранение и переработка зерна»
научно-практический журнал
№12 (138), 2010 год

А.П. Верещинский, кандидат технических наук, генеральный директор ООО «ОЛИС»

Как известно, задачей сортовых помолов является наиболее полное извлечение эндосперма в готовую продукцию путем отделения его от других анатомических частей зерна. Степень решения указанной задачи является основой для оценки уровня технологии, организации и ведения помола. Именно на этом положении основаны почти все методы оценки эффективности процессов помола зерна, до сих пор являющиеся предметом научных изысканий. Однако, эффективность любой технологии, помимо прочего, измеряется уровнем затрат, необходимых для достижения определенного результата, не учитывается при разработке указанных методов. Таким образом, определение технологической эффективности процессов помола недостаточно для окончательной оценки эффективности технологии. В результате целый ряд важных вопросов, актуальных для любого мукомольного завода остается без ответа. Так, например, невозможно определить, при котором выходе и качестве муки помол будет эффективным, какую эффективность ожидать от переработки зерна определенной технологической ценности, как сравнивать между собой эффективность различных помолов разного зерна. Таким образом, оценка эффективности технологии, обеспечивающая успешность хозяйствования, должно быть технико-экономической. Метод, обеспечивающий ее реализацию, должен характеризоваться объективностью, достаточной точностью, оперативностью и простотой.

Используя статистические данные информационного агентства АПК-Информ, нами был проведен анализ стоимости различных сортов муки с 2004 по 2009 годы. Выборочные данные такого анализа в периоды стабильных цен на зерно приведены в табл. 1.

Таблица 1.

В последние годы как показатель качества муки, характеризующий уровень переработки зерна, используются ее белизна. Этот показатель является обязательным при определении сорта муки, а значит и его стоимости. На рис. 1 приведены графики, построенные по данным таблицы, отражающие стоимость сортов муки от его белизны. При этом числовые значения белизны сортов муки были выбраны по данным большинства известных предприятий отрасли и для высшего, первого и второго сортов составили соответственно 59, 44 и 20 условных единиц белизны. Как видно из рисунка, изложенные данные подчиняются зависимостям, которые могут быть описаны линейными уравнениями. Дальнейший анализ показывает, что значение свободного параметра каждого уравнения совпадает со стоимостью зерна в соответствующий период. Не нулевой член отражает уровень соотношения стоимости муки разных сортов и зерна в разные периоды. Таким образом, стоимость муки С_б, определяется зависимостью: С_б = А*Б + С_з, грн/т (1)

где А — показатель, определяющий зависимость стоимости муки от ее белизны, грн/т у.е. белизны,
Б — белизна муки, у.е., С_з — стоимость зерна, грн/т.

Таким образом, стоимость муки любого из сортов можно представить как арифметическую сумму стоимости зерна за тот или иной период и добавленную стоимость от переработки, зависящую от сорта (белизны) муки. Существенное влияние стоимости зерна на стоимость муки является естественным, так как около 90% затрат при производстве муки составляет сырье. Разница в стоимости между сортами (белизной) муки и зерном в разные периоды различна, так как отражает состояние спроса и предложения рынка.

При использовании приведенных зависимостей показатель белизны муки приобретает непрерывность, что совпадает с практикой. Действительно, мука высшего сорта с белизной, например, 56 единиц и 62 единицы имеют разную рыночную стоимость, а мука первого сорта с белизной 36 единиц и мука второго сорта с белизной 35 единиц имеют примерно одинаковую стоимость. Таким образом, показатель «белизна» не только определяет стоимость муки в соответствии с ее сортом, но и отражает стоимость разной муки в пределах одного и того же сорта.

С учетом зависимости (1) суммарную стоимость продуктов переработки, полученных из определенной массы использованного зерна, можно определять как сумму произведений массы соответствующего сорта муки и его стоимости, определенной по показателю белизны. Однако, к продуктам, которые существенно влияют на результаты переработки, также относятся отруби. Без учета этой составляющей определение эффективности невозможно назвать полным. Конечно, определение белизны отрубей в физическом смысле является абсурдом. Однако, если удлинить прямую зависимости стоимости муки от ее белизны (рис. 2) до пересечения со значением стоимости отрубей С_в за тот же период, то на оси белизны получим вполне определенное в арифметическом смысле отрицательное число Б_в, что условно можно назвать «белизной отрубей». Этот условный показатель является постоянным для соответствующего периода и позволяет определить стоимость отрубей в зависимости от стоимости зерна. Его отрицательное значение, в отличие от муки, указывает, что при переходе части массы зерна в отруби стоимость этой части уменьшается, что соответствует экономической сущности переработки. Таким образом, суммарная стоимость С^п продуктов переработки, полученных из определенной массы зерна В_з, определяется выражением:

 где n – количество продуктов переработки (мукf по сортам, отруби),
Б_і – белизна i-го продукта, у.е., В_і – масса i-го продукта, т.

Если обе части уравнения (2) разделить на стоимость переработанного зерна (В_з х С_з), то значение К = С / В_з*С_з указывает, во сколько раз увеличивается (уменьшается) стоимость зерна в результате переработки с учетом выхода продуктов и их качества, что в полной мере характеризует технико-экономическую эффективность переработки. Таким образом значение К может использоваться как обобщенный критерий эффективности переработки.

Для удобства использования запишем выражение в преобразованном виде:

где B_і – выход i-го продукта, %.

Учет критерия эффективности К в процентах предоставляет удобства при сравнительных расчетах и указывает на сколько процентов суммарная стоимость продуктов переработки превышает стоимость зерна в каждом случае. Кроме того, каждая составляющая вычислительной суммы по выражению (3) дает представление о вкладе каждого из продуктов в уровень эффективности переработки.

Анализ зависимостей стоимости муки от ее белизны и стоимости зерна и отрубей за различные периоды показывает, что «белизна отрубей» принимает значения около 40 у.е., а значение А в среднем составляет 9 грн/т у.е. Математическая обработка данных показала, что, учитывая точность оценки приведенные величины пригодны для практического использования. В случае необходимости значения А и Б не сложно уточнить для любого периода, исходя из стоимости муки по сортам (стоимости зерна, отрубей) за этот же период.

 

Опубликовано по материалам
«Хранение и переработка зерна»
научно-практический журнал
№9 (123), 2009 год

<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

Верещинский А.П., кандидат технических наук,

Крошко А.В., инженер-технолог ЗАО «Украгропрод»

В последние годы значительная часть муки вырабатывается на мельницах малой производительности. К ним относятся мельницы производительностью 25-60 т/сут. по зерну, с сокращенными схемами сортовых помолов.

Основной чертой мельниц рассматриваемого типа является применение «коротких» схем размола зерна, состоящих из 8, 6 и даже 4 систем. Обеспечение высокого выхода муки в таких схемах требует извлечения ее значительного количества в драных процессах, что достигается ведением низких режимов измельчения. Для таких режимов, обычно, характерно невысокое качество муки из-за переизмельчения оболочек зерна, а также попадания в нее значительной части содержащихся в зерне примесей. Кроме того, низкие режимы до минимума снижают количество крупок, а значит и муки более высокого качества, получаемой в размольных процессах. Совершенно ясно, что в условиях дефицита крупок процессы обогащения не в состоянии существенно изменить общий баланс муки в сторону высоких сортов и в большинстве рассматриваемых схем отсутствуют. Таким образом, существующие противоречия качество-выход муки на мельницах рассматриваемого типа являются неразрешимыми в рамках их размольных отделений. Эффективное решение указанной проблемы связано с необходимостью существенного повышения качества муки в драных процессах и, как показывает опыт, обеспечивается выполнением более высоких требований к подготовке зерна для помола. К таковым относится не только тщательная очистка и приведение зерна в наилучшее для измельчения состояние путем кондиционирования, но и обеспечение существенного снижения его зольности. Выполнение указанных задач усугублено специфическими условиями мельниц малой производительности, к которым относится ограниченность ресурсов, коммуникаций и рабочего пространства, а, следовательно, ограниченные возможности по используемому парку машин.

Анализ работы мельниц малой производительности, как отечественной постройки, так и зарубежного производства, показывает, что в сокращенных схемах подготовки традиционно используемое оборудование не может должным образом обеспечить поставленных выше требований. Для решения этой задачи необходима разработка новых технологических решений и машин по их реализации.

Рассматривая эффективность подготовки зерна к размолу как главный фактор повышения показателей работы мельниц малой производительности, наше предприятие успешно внедряет схемы подготовки, содержащие новые технологические фрагменты, реализуемые специально созданными машинами. Такое оборудование предназначено для обработки потоков 1-3 т/ч и отличается высокой эффективностью в сокращенных схемах.

Ситовоздушный сепаратор, оснащен ярусом разгрузительных сит, что на 40-60% снижает нагрузку на подсевные сита, повышая эффективность их работы. Улучшенная конструкция крепления ситовых рамок исключает подсоры, а также облегчает замену сит при их обязательном подборе для каждой партии зерна. Кинематические характеристики колебаний кузова сепаратора близки к колебаниям рассевов и совместно с надежной системой очистки сит создают наилучшие условия просеивания.

Машина для очистки поверхности предусматривает использование бичевого, щеточного, абразивного или комбинированного роторов, а также ситовых или щеточных дек. Щадящее или более интенсивное воздействие приведенным арсеналом средств совместно с организацией движения воздуха «на результат» позволяет добиваться требуемого эффекта в каждом конкретном случае установки таких машин в схему.

Машина «Каскад-М» обеспечивает возможность глубокой, равномерной обработки поверхности зерна без потерь эндосперма, а также выделение большей части трудноотделимых примесей и малоценных зерен путем их разрушения.

Воздушный сепаратор, аспиратор с замкнутым циклом воздуха и аспирационные колонки сконструированы с возможностью максимального визуального контроля процессов пневмосепарации. Указанные машины отличаются повышенной четкостью разделения, что обеспечено увеличенными зонами сепарации, выравненностью воздушного и стабильностью подачи зернового потоков в широких пределах регулировок.

Увлажнение зерна в сегментных «высокооборотных» шнеках с использованием ротаметров и питателя обеспечивает надлежащее смешивание и взаимную дозировку зерна и воды. В большинстве случаев, за счет нарушения целостности оболочки и нагревания зерна в результате интенсивной обработки поверхности, удается ограничиться одним этапом кондиционирования с последующим доувлажнением и краткосрочным отволаживанием перед первой драной системой. В холодное время года хороший эффект кондиционирования дает подогрев увлажненного зерна в термобункере непрерывного действия, под который обустраивается один из бункеров для отволаживания. При таких условиях градиенты температуры и влаги одновременно направлены внутрь зерен, повышая скорость проникновения влаги и снижая, тем самым, время отволаживания.

Использование приведенных средств позволяет тщательно очистить зерно, снизить его первоначальную зольность на 0,2-0,4% , а также провести необходимые изменения структурно-механических свойств, что позволяет уже на первой драной системе извлекать 15-17% муки белизной 56-58 ед.

Переоснащенные в соответствии с изложенным отечественные мельницы, а также мельницы голландского, датского, турецкого и др. производства, позволяют вырабатывать до 78% сортовой муки, из которых 65-70% муки высшего сорта. Окупаемость средств на переоснащение составляет 3-4 месяца при круглосуточной работе мельницы.

Верещинский А.П., кандидат технических наук, председатель правления ЗАО «Украгропрод»

В статье «Эффективная переработка – главный фактор популяризации сориза» (журнал «Хранение и переработка», №1, 2002 г.) нами были изложены проблемы производства крупы из зерна сориза, пути их решения и полученные результаты. Вместе с тем, некоторые фрагменты представленной работы получили более глубокое продолжение и более широкое использование, т. к. затрагивают основополагающие процессы переработки ряда других культур. К таковым процессам относятся операции шелушения-шлифования зерна, осуществляемые, преимущественно, в машинах истирающего воздействия. Понимание совокупности действий по выработке крупы как целенаправленного перераспределения анатомических частей зерна, дает основание рассматривать обработку его поверхности как один из самых мощных инструментов воздействия на повышение эффективности производства в целом. Изложенное и является основным аргументом, подтверждающим актуальность излагаемого ниже материала.

На протяжении нескольких последних десятков лет как в Украине, так и за рубежом основной и единственной распространенной конструкцией машин для шелушения — шлифования зерна являются машины типа А1-ЗШН. Хотя такие машины предназначены для обработки ячменя, пшеницы и гороха, их применяют и при переработке других культур. Относительная простота и универсальность конструкции обусловила массовый ее выпуск различными предприятиями в своем усовершенствованном виде. Тем не менее, проведенные нами испытания подобных машин свидетельствуют, что данному типу характерны существенные недостатки, присущие традиционной конструкции Аl-ЗШН-3. Анализ конструктивных особенностей таких машин показал, что до сих пор задачи «совершенствования» сводились к созданию машин малой производительности, а конструктивные отличия определяются, в основном, техническими возможностями предприятия изготовителя.

К основному недостатку машин рассматриваемого типа относится низкая эффективность шелушения — шлифования, сопровождаемая высокими удельными энергозатратами. Обеспечение качества обработки достигается вынужденным многократным числом пропусков (от двух до шести), т.е. числом используемых машин, а энергозатраты при этом могут превышать более половины требуемых на все производство крупы. Кроме того, для обеспечения одновременной работы указанного числа машин требуются развитые транспортные, аспирационные и другие коммуникации, что связано со значительными капиталозатратами на их создание, эксплуатацию и обслуживание.

Одним из примеров вышесказанного служит то, что при заявленной в паспорте производительности 3 т/ч реальная производительность Аl-ЗШН-3 на выработке перловой или соризовой крупы ( необходимость пяти — шести пропусков) находится в пределах 250 — 300 кг/ч в пересчете на одну машину. Таким образом, энергозатраты только на шелушение — шлифование одной тонны зерна составляют около 80 кВт!

Вместе с тем, анализ работы машин типа А1-ЗШН, проведенный нами по ряду параметров, показал, что основной причиной их недостатков может является нерациональная организация используемых режимов обработки. Вышеизложенное обусловило необходимость более глубокого изучения нами закономерностей процессов шелушения-шлифования, как перспективу для создания высокоэффективного оборудования нового уровня.

В указанных целях нами был проведен цикл экспериментов с использованием специально созданного голлендра со сменными рабочими органами и возможностью работы как в периодическом, так и непрерывном режимах. В ходе исследований проводилось изучение закономерностей процессов шелушения-шлифования различных видов зерна при разных кинематических и силовых характеристиках систем: продукт — воздух — рабочие органы.

Следует отметить, что за критерии оценки качества обработки зерна были выбраны:

• коэффициент обработки k (%), определяемый как разница между массами исходного и обработанного продукта, отнесенная к массе исходного продукта;
• степень выравненности обработанного продукта, определяемая визуально.

Необходимость применения указанных критериев вызвана тем, что коэффициент шелушения, в традиционном его понимании, слишком субъективен в отношении обработки истиранием. Кроме того, деление зерен на обрушенные и не обрушенные не в полной мере отражает степень обработки, являющуюся значимой, в частности, для зерна ячменя, пшеницы, сориза.

Значительный объем проведенных исследований не позволяет их изложения, а тем более детального анализа в рамках настоящей статьи. В связи с этим мы приводим только основные выводы, указывающие направленность нашей дальнейшей конструкторской работы.

1. К числу значимых параметров, влияющих на величину значения k, следует относить: время обработки, разницу окружных скоростей ротора и продукта (U), концентрацию продукта в рабочей камере (Q), определяемую как отношение массы продукта в камере к ее объему, полезную площадь и зернистость абразивной поверхности ротора.Вид зависимости k от каждого из перечисленных параметров при фиксированных значениях остальных близкий к линейному.
2. В свою очередь, значение величины U зависит от целого ряда конструктивных параметров, среди которых самым действенным является величина сопротивления (шероховатость) ситовой обечайки (цилиндра). Вместе с тем, даже при фиксированных конструктивных параметрах всегда существует зависимость U=f(Q). Вид указанной зависимости представлен на рис. 1 и характеризует влияние условий стесненности на процессы передачи и распределения энергии привода.
   

   Рис. 1. Графики зависимостей k=f(Q), U=f(Q), N=f(Q).

3. С учетом зависимости U=f(Q), в реальном шелушителе зависимость k=f(Q), имеет вид, также представленный на рисунке. Увеличение значений Q приводит к росту сил прижатия продукта к ротору, а следовательно, к интенсификации истирающих воздействий (восходящий участок кривой). Закономерно, что более высокие значения приращений k характерны участку возрастания U. Однако при значениях Q, близких к насыпной массе, продукт теряет подвижность, и максимальные значения истирающего воздействия, характерные для такого режима, приходятся на пограничный к рабочей поверхности слой продукта. Значение k резко падает т.к. часть продукта остается необработанной, а потребляемая энергия привода большей частью расходуется на истирание и нагрев пограничного слоя.
4. Приведенные выше закономерности подтверждаются характером зависимости потребляемой удельной мощности привода N от значения концентрации Q, N=f(Q), также представленной на рис. 1. При значениях Q, близких к насыпной массе продукта, процессы истирания сопровождаются заклиниванием, вызывающим шум, вибрацию, а следовательно, дополнительную диссипацию энергии о чем свидетельствует резкий рост значений N.
5. Анализ графиков, приведенных на рис. 1, указывает на существование области наиболее рациональных значений Q (отрезок А-Б) с точки зрения максимальных значений k и минимальных значений N. Таким образом, режимы наиболее благоприятной работы шелушильных машин предопределяются соответствующей областью значений Q.
6. Очевидно, что взаимодействие частиц сыпучего продукта с рабочей поверхностью ротора носит вероятностный характер. Следовательно, интенсификация перемешивания продукта в радиальном направлении к рабочей поверхности ротора ведет к усреднению суммарного числа истирающих контактов каждой частицы. Таким образом, степень выравненности обработанного продукта зависит от интенсивности вышеуказанного перемешивания, задаваемого конструктивными особенностями ротора и ситовой обечайки, а также величины концентрации Q, определяющей условия стесненности (п.3).
7. Непрерывное движение продукта вдоль оси ротора, т.е. от загрузочного к разгрузочному отверстию, является неотъемлемым условием работы рассматриваемых машин в непрерывном цикле. Разность суммарных скоростей отдельных частиц в осевом направлении, вызываемая наличием перемешивания, приводит к разному времени их обработки, что крайне негативно сказывается на степени выравненности обработанного продукта. Устранение указанного эффекта возможно путем проведения ряда конструкторских мероприятий по созданию системы позиционирования продукта во время его перемещения в осевом направлении.

В ходе исследований выявлено, что конструкция машин типа А l-ЗШН позволяет их эксплуатацию только при концентрациях близких к насыпной массе продукта (отрезок В-Г на рис. 1), т.е. в режимах пониженных значений k и высокой энергоемкости. Кроме того, в таких конструкциях не предусмотрены меры управления процессами перемешивания, соответствующие выводам, изложенным в пп. 6 и 7. Указанное подтверждает предположенные ранее причины недостатков машин типа А 1-ЗШН, вызванные несоответствием конструкции рациональному ведению соответствующих процессов.

На основании изложенных результатов исследований нами разработана новая конструкция шелушильно-шлифовальной машины под названием «КАСКАД», позволяющая производить обработку поверхности зерна при высоких значениях k, степени выравненности и низких удельных затратах электроэнергии. Так, достойный товарный вид перловой или соризовой крупы (ядра) обеспечивается путем однократной обработки зерна в нашей машине (коэффициент обработки 25%). Удельный расход электроэнергии при этом составляет не более 25-30 кВт/т против 80 кВт/т в машинах типа Аl-ЗШН! При выработке ячневой, пшеничной, гороховой круп, где высокие коэффициенты обработки не требуются за счет значительного увеличения производительности, удельный расход электроэнергии существенно снижается. На основе конструкции «КАСКАД’ производится ряд машин, технические характеристики которых представлены в таблице.

Таблица 1. Технические характеристики шелушильно-шлифовальных машин конструкции «КАСКАД».

ЗШМ-250 предназначена для использования в крупоцехах малой мощности. Наряду с высокой технологической эффективностью, данная машина очень проста в эксплуатации и хорошо зарекомендовала себя в тяжелых условиях сельскохозяйственного мукомолья. ЗШМ-250 способна работать в течение длительного времени без ремонтов и наладок, что важно для небольших предприятий с ограниченными возможностями технического обслуживания.

ЗШМ-350 создана с целью использования на промышленных крупозаводах. Технические характеристики ЗШМ-350 позволяют переоснащать данной машиной существующие производства, традиционно укомплектованные А1-ЗШН-3, без переделки основных коммуникаций. Следует заметить, что такое переоснащение окупаемо только за счет экономии электроэнергии в течение 4-5 месяцев работы. Кроме того, использование таких машин позволяет более эффективно решать вопросы качества и выхода готовой продукции.

ЗШМ-500С включает две последовательно установленные рабочие камеры и, соответственно, реализует две независимые ступени обработки. Использование такой машины особенно целесообразно при необходимости обеспечения высоких производительностей, а также повышенных требований к качеству обработки, например при выработке крупы для производства пищевых концентратов. По сравнению с другими модификациями, ЗШМ-500С обеспечивает более высокий выход обработанного продукта при тождественных степенях выравненности за счет тщательного щадящего воздействия.

Для всех перечисленных машин характерно отсутствие вибрации и других динамических нагрузок при работе, что исключает необходимость использования фундаментов, а также шума и пылевыделений в производственные помещения. Кроме того, рассматриваемые конструкции эргономичны и обладают простотой сборки — разборки в случае замены изнашиваемых рабочих органов.

По желанию заказчиков машины могут комплектоваться вибропитателями, управляемыми величиной нагрузки главного двигателя. Такие решения надежны и удобны в схемах АСУ крупозаводов, что позволяет эксплуатировать рассматриваемые машины полностью в автоматическом режиме. При этом имеющиеся механические регулировки выполняют роль подстроечных при наладке на требуемое качество шелушения — шлифования в процессе перехода на другой вид зерна.

Рассмотренный в настоящей статье вид машин относится к машинам истирающего воздействия, хотя такое воздействие всегда сопровождается ударом, сжатием и сдвигом. Выполненная нами работа показала, что путем конструктивных изменений рабочих органов возможно существенно влиять на величины тех или иных перечисленных нагрузок, обеспечивая наилучшие условия обработки соответствующего вида зерна. В настоящее время нами завершаются работы по созданию на базе конструкции «КАСКАД» высокоэффективных машин для шелушения проса, овса и гречихи, обработки кукурузы в режимах дежерминатора, подготовки пшеницы и ржи к размолу в муку.

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

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

Продукт	Вміст, %	Зольність, %
Крупна крупка	9,0	1,28
Середня крупка	26,0	0,96
Дрібна крупка	43,0	0,92
Дунст	15,0	0,71
Борошно	7,0	0,67
Загальна суміш	100,0	0,91

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

Після верстата			Після верстата і дисмембратора
			nд =  33 с=1			nд = 42 с=1			nд = 50 с=1			nд = 58 с=1
добуток, %	зольність, %	білість, ум.од. Р3-БПЛ	добуток, %	зольність, %	білість, ум.од. Р3-БПЛ	добуток, %	зольність, %	білість, ум.од. Р3-БПЛ	добуток, %	зольність, %	білість, ум.од. Р3-БПЛ	добуток, %	зольність, %	білість, ум.од. Р3-БПЛ
40	0,40	62	64	0,46	66	67	0,49	62	70	0,49	60	71	0,50	59
31	0,41	61	53	0,45	65	56	0,50	62	59	0,50	62	62	0,52	61
10	0,55	56	30	0,53	58	33	0,56	58	36	0,57	57	39	0,61	56
0	0,67	53	16	0,59	51	18	0,71	50	20	0,73	50	25	0,71	50

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

Продукт	Вміст, %	Зольність, %
Дрібна крупка	29,0	3,14
Дунст	50,0	1,28
Борошно	21,0	0,98
Загальна суміш	100,0	1,76

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

Після верстата			Після верстата і  дисмембратора
			nд = 33 с=1			nд = 42 с=1			nд = 50 с=1
добуток, %	зольність, %	білість, ум. од. Р3-БПЛ	добуток, %	зольність, %	білість, ум. од. Р3-БПЛ	добуток, %	зольність, %	білість, ум. од. Р3-БПЛ	добуток, %	зольність, %	білість, ум. од. Р3-БПЛ
29	0,66	41	48	0,95	46	51	0,97	43	54	1,09	42
19	0,72	30	37	1,01	33	42	1,04	32	45	1,12	31
0	0,98	8	19	1,09	23	24	1,13	20	29	1,16	18

 

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.

Энергоемкость шелушения пшеницы при подготовке к помолам

Как известно, одним из эффективных методов подготовки  пшеницы к помолам является шелушение. С учетом анатомических особенностей строения зерна пшеницы его шелушение наиболее целесообразно путем обработки в шелушильно-шлифовальных машинах с абразивным ротором. Однако, шелушение пшеницы, как и зерна целого ряда иных культур, относится к наиболее энергоемким процессам в переработке зерна, что в некоторых случаях сдерживает практическое применение этой операции при подготовке к помолам.  Закономерности процессов шелушения в шелушильно-шлифовальных машинах с абразивным ротором теоретически обосновывались в работах многих авторов. Однако сложность определения целого ряда величин, входящих в состав аналитических выражений не позволяет применить их на практике. Существующие работы по практическому усовершенствованию конструкции таких машин не носят системной направленности на снижение энергоемкости шелушения.  Таким образом, достоверные сведения о возможности и путях снижения затрат энергии при обработке зерна в шелушильно-шлифовальных машинах отсутствуют.

Целью работы, результаты которой представлены в настоящей статье, является экспериментальное определение закономерностей процессов шелушения,  практическое использование которых позволило бы совершенствование шелушильно-шлифовальных машин в направлении энергосбережения.

Качественный анализ процесса шелушения показывает, что к  факторам, которые могут  наиболее значимо влиять на его энергоемкость    следует отнести степень заполнения рабочей зоны шелушильно-шлифовальных машин, характеристики их рабочих органов (шлифовальных кругов и ситовой обечайки), окружную скорость абразивного ротора, расстояние между ротором и ситовой обечайкой, а также характеристики обрабатываемого зерна.

В шелушильно-шлифовальных машинах непрерывного действия степень заполнения рабочей зоны является единственным и очень важным оперативно регулируемым параметром.  Путем изменения степени заполнения рабочей зоны решается основная производственная задача шелушения: в диапазоне установленной мощности привода задается необходимая производительность машины G при обеспечении требуемого  значения индекса шелушения k.

Характеристики рабочих органов шелушильно-шлифовальных машин, как правило, устанавливаются их разработчиками, однако в ряде случаев могут быть изменены в процессе эксплуатации. Предыдущими нашими исследованиями (1) установлено, что, все многообразие характеристик материала шлифовальных кругов применительно к шелушению зерна отражает их интенсивность самозатачивания. Определяющей характеристикой ситовой обечайки является степень ее шероховатости, устанавливающая величину внешнего сопротивления движению обрабатываемого потока зерна.

К индивидуальным параметрам каждой конкретной конструкции машины относится скорость вращения абразивного ротора Vр и расстояние между ротором и ситовой обечайкой В.  Однако следует учитывать, что в процессе эксплуатации шлифовальных кругов их износ влечет за собой снижение значения Vр и увеличение значения В.

Среди характеристик обрабатываемого зерна с точки зрения практического использования следует выделить его влажность. Указанный параметр существенно изменяется в процессе кондиционирования зерна, поэтому изучение влияния влажности на энергоемкость шелушения требуется в целях уточнения структуры подготовки к помолу с учетом энергосбережения.

Экспериментальные  исследования проводили с использованием лабораторного голлендра, конструкция которого позволяла обрабатывать образцы зерна  разной исходной массы Мисх и качества в течение разных периодов времени  t, при этом изменять характеристики рабочих органов путем их замены, окружную скорость ротора Vр и измерять мощность привода, затрачиваемую на шелушение Nш. Количество энергии Еш, затрачиваемой на шелушение образца до определенного значения индекса шелушения k, рассчитывали как интегральную сумму мощности привода Nш за время обработки t. Опыты проводили в условиях самозатачивания шлифовальных кругов и в диапазоне эффективного режима шелушения ( 1 ).

Степень заполнения рабочей зоны моделировали путем изменения  исходной массы Мисх испытываемых образцов зерна.  На рис. 1 представлены графики зависимостей  k = f(t) и Ешу = f(t), выполненные при различных значениях Мисх. Как показывает анализ графиков, увеличение значений Мисх влечет за собой повышение интенсивности шелушения, что для машин непрерывного действия связано с увеличением производительности, а также вызывает существенное возрастание удельных затрат энергии Ешу.

Как показали предварительные эксперименты, проведенные при значениях Мисх = const., изменение величины всех перечисленных выше параметров  влечет за собой изменение интенсивности шелушения. Так при повышении интенсивности самозатачивания шлифовальных кругов, степени шероховатости ситовой обечайки Z или окружной скорости абразивного ротора Vр интенсивность шелушения возрастает. С увеличением расстояния между абразивным ротором и ситовой обечайкой B, а также влажности зерна W интенсивность шелушения снижается.  Таким образом, при обеспечении тождественных значений индекса шелушения k наблюдается изменение производительности шелушения G, определяемой как Мисх / t. При таких условиях  проведение сравнительных оценок энергоемкости  не является корректным.  Поскольку величины k и G являются основными и взаимосвязанными характеристиками работы машин непрерывного действия, дальнейшие исследования и сравнение полученных результатов проводили при условии k = const. и  G=const., что обеспечивалось подбором соответствующих значений Мисх и t при проведении опытов.

Установлено, что при условии обеспечения тождественности величин k и G в сравниваемых результатах опытов повышение интенсивности самозатачивания шлифовальных кругов, степени шероховатости ситовой обечайки Z или окружной скорости абразивного ротора Vр приводит к снижению удельных затрат энергии шелушения Ешу. Вместе с тем, при выполнении указанных условий,  увеличение значений B или W влечет за собой повышение удельных затрат энергии шелушения Ешу.

 

Рис. 11. Графики зависимостей: а) k = f(t); б) Eшу = f(k). 14А F60 СМ1; Vр = 11,0 м/с. 1 — Мисх = 0,25кг;

2 — Мисх =0,225 кг; 3 — Мисх =0,2 кг.

 

Для примера в таблицах 1 и 2 приведены показатели шелушения при разных значениях степени  шероховатости ситовой обечайки  Z  (Z1 ˂ Z2) и расстояния между абразивным ротором и ситовой обечайкой B.

Таблица. 1.

Показатели шелушения при разных значениях шероховатости ситовой обечайки Z  (Z1 ˂ Z2)

Значение сопротивления Z	Z1	Z2	Z1	Z2
k,%	12,8	12,9	6,6	6,5
t, с	100	85	80	60
Мисх., кг	0,25	0,21	0,2	0,15
G, кг/с	0,0025	0,0025	0,0025	0,0025
Еш, кДж	20,8	14,3	7,0	4,2
Ешу, кДж/кг	83,2	68,1	35,0	28,0

Таблица. 2.

Показатели шелушения при разном расстоянии между абразивным ротором и ситовой обечайкой B

В,мм	9,5	12,5	9,5	12,5
k,%	5,0	5,0	3,6	3,6
t, с	70	100	60	80
Мисх., кг	0,175	0,25	0,15	0,2
G, кг/с	0,0025	0,0025	0,0025	0,0025
Еш, кДж	3,6	5,4	1,4	2,1
Ешу, кДж/кг	20,6	21,6	9,3	10,5

 

Полученные в ходе исследований результаты позволяют сформулировать ряд  заключений, отличающихся важной практической ценностью.

Величина энергоемкости шелушения в шелушильно-шлифовальных машинах с абразивным ротором изменяется в широких пределах и значимо зависит от множества факторов, часть которых не является стабильными в процессе переработки.    Поэтому, точная оценка энергоемкости шелушения возможна   только для каждого частного случая его проведения  при определенных значениях производительности и индекса шелушения. Определение усредненных значений энергоемкости шелушения на основе производственного опыта,  является, очевидно, наиболее целесообразным для практического использования путем оценки.

При создании  шелушильно-шлифовальных машин следует стремиться к обеспечению большей площади рабочей поверхности абразивного ротора, что позволяет увеличить их объем  рабочей зоны. При этом, требуемые значения производительности  и индексов шелушения  будут обеспечены при более низких степенях заполнения рабочей зоны,  следовательно,  с более низкими затратами энергии.

Применение шлифовальных кругов с высокой интенсивностью самозатачивания, ситовых обечаек с повышенной шероховатостью, а также увеличение окружной скорости абразивного ротора ведет к интенсификации процессов шелушения и снижению их энергоемкости. Указанные мероприятия должны использоваться при разработке конструкций шелушильно-шлифовальных машин, а также в ряде случаев могут быть внедрены на существующих машинах в процессе их эксплуатации.

Своевременная замена изношенных шлифовальных кругов шелушильно-шлифовальных машин способствует энергосбережению в процессе их работы.

При разработке структуры подготовки зерна к помолам в целях энергосбережения приоритет следует отдавать шелушению сухого зерна, т.е. обработку шелушением проводить до кондиционирования.

В целях энергосбережения целесообразным является снижения фактической производительности каждой используемой шелушильно-шлифовальной машины за счет увеличения общего их количества.

Литература:

1.Свойства и особенности взаимодействия шлифовальных кругов  с зерном в процессе шелушения. Верещинский А.П., «Хранение и переработка зерна» № 11, 2011г.

Контроль качества зерна

Верещинский А.П., ген. директор ООО «ОЛИС», кандидат технических наук.

«Хранение и переработка зерна» — №10(136), 2010 год.

Контроль качества зерна и продуктов  его переработки  в сфере агробизнеса  был и остается самым  актуальным  вопросом, т.к. именно  качество выращенного  зерна  и точность показателей качества, полученных  в результате дальнейших анализов, — это залог  финансового благосостояния.

Развитию лабораторной базы следует  уделять особое внимание. Технический уровень оснащения лаборатории приборами непосредственно влияет на точность полученных результатов анализа и, как следствие, — на экономические показатели работы предприятия. Рациональное  оснащение лаборатории оборудованием  является важной  и достаточно сложной научно-технической проблемой, поскольку  выбор оптимального комплекта оборудования — задача многофакторная, имеющая множество частных  решений. Оптимальный комплект приборов формируется под конкретную задачу, максимально учитывающую технические, организационные и  экономические требования производства.

Наше предприятие занимается разработкой технологий и производством оборудования по переработке зерна. Используя  для контроля качества зерна и продуктов  его переработки лабораторное  оборудование, мы обнаружили, что в большинстве это  дорогие импортные  приборы, либо  отечественные, которые берут свое начало с советских времен и являются морально устаревшими, учитывая  современные технологические  достижения  в области  проведения анализов.  Ввиду этого в деятельности нашей компании в 2007 году было открыто новое направление — производство лабораторного оборудования. За это время нашим предприятием было разработано и серийно выпускается 12 наименований лабораторных изделий.

Мы уделили серьезное внимание  вопросам отбора проб и выделения навесок, так как на основании результатов анализа навесок, выделенных из средней пробы, делается заключение о качестве всей партии. РПО — ручные многоуровневые пробоотборники — позволяют отбирать пробы  одновременно на нескольких уровнях при глубине насыпи до 1,5 м, до 2 м, до 3 м.  Универсальный делитель зерна УДЗ-1М — предназначен для выделения из исходной дозы средней  навески зерновых, масличных, бобовых культур: пшеницы, ржи, ячменя, гречихи, кукурузы, фасоли, сои, овса, риса, гороха, подсолнечника и других культур по качеству соответствующим базисным и ограничительным  кондициям.  Универсальностью данного прибора является возможность его  использования для рапса, в отличие от имеющихся аналогов. Одновременно с делением  аппарат производит перемешивание продукта.  Также в разряд приборов для предварительной оценки качества зерна относится  пурка литровая  рабочая ПХ-2, предназначенная для определения натуры зерна (масса зерна в одном литре).  Согласно требованиям ДСТУ 3215-95  «Метрологическая аттестация средств измерительной техники», ПХ-2  прошла метрологические испытания с разработкой и утверждением методик аттестации и поверки. Проведенные мероприятия  обеспечивают возможность проведения  поверки в любом уполномоченном на то Государственном центре стандартизации, метрологии и сертификации. Диафаноскоп ДСЗ-3 предназначен для определения стекловидности зерна по его оптическим свойствам.  Лабораторный шелушитель УШЗ-1 предназначен для шелушения лабораторных проб зерна сельскохозяйственных  культур с целью подготовки для последующего определения показателей качества. Изделие применяется в лабораториях хлебоприемных, крупяных и зерноперерабатывающих предприятий, в селекционных и научно-исследовательских организациях, других организациях, занимающихся оценкой качества сельскохозяйственных культур и продуктов их переработки. Изделие используется при определении коэффициента шелушения культур с приросшей оболочкой (пшеница, ячмень, просо, сориз, кукуруза, горох).

Размол зерна при определении его качества — важная операция, необходимая при определении большинства показателей.  Мельница лабораторная ЛЗМ-1 предназначена для размола проб при определении влажности. Принцип действия мельницы основан на измельчении продукта стальным двухлопастным ножом, вращающимся с высокой скоростью. Мельница  лабораторная  ЛМТ-2 предназначена для пробоподготовки при анализе на  инфракрасном анализаторе,  при определении  количества и качества клейковины, зольности, числа падения, содержания белка, жира и других показателей, при определении которых требуется размол продукта по заданной крупности.

Рекомендуется к применению в лабораториях для определения зараженности зерна вредителями; сорной и зерновой примесей,  крупности и содержания мелкого зерна пшеницы, ржи, овса, ячменя, проса, гречихи, кукурузы; качества крупы; крупности муки; крупности размола комбикорма; зараженности муки амбарными вредителями. Универсальность данного изделия состоит в том, что конструкция предусматривает установку одного или трех комплектов сит  диаметром обечайки 200 мм, или одного комплекта  сит диаметром обечайки 300 мм.

Количество и качество клейковины — важные показатели, характеризующие технологические свойства зерна и определяющие качество конечного продукта — хлеба. В соответствии с требованиями ГОСТ анализы предусматривается проводить как вручную, так и механизированным способом. Тестомесилка ТЛ-2 предназначена для замеса теста  механизированным способом  из цельносмолотого зерна пшеницы (шрота) и муки хлебопекарного и макаронного  помола при определении количества и качества клейковины.

Правильное и эффективное ведение технологических процессов приемки, хранения и переработки зернового сырья  невозможно без измерения влажности на всех этапах производства. Согласно ГОСТ 13586.5-93, определение влажности проводится путем обезвоживания навески продукта в воздушно-тепловом шкафу при фиксированной температуре и продолжительности сушки с последующим определением потери массы навески. Этим же ГОСТ установлена методика  реализации данного метода, обозначен перечень необходимого оборудования и требуемые его характеристики. Ввиду особой значимости при реализации рассматриваемого метода строгие требования предъявляются к воздушно-тепловому шкафу, используемому для высушивания образцов. Особенностями такого шкафа должны быть: высокая точность поддержания температуры подогретого потока воздуха,  выравненность ее по внутреннему объему сушильной камеры, а также размещение навесок высушиваемых проб в бюксах на специальном столе, вращающемся с заданной частотой. Согласно ГОСТ 13586.5-93,  таким требованиям соответствует рекомендованный к использованию сушильный шкаф СЭШ-3МУ. Для обеспечения выполнения необходимых требований к изделию были разработаны и утверждены технические условия ТУ У 33.2 — 33556710-001:2008 «Шкаф сушильный СЭШ-3МУ», а также конструкторская и другая документация, необходимая для постановки указанного изделия в серийное производство.  Согласно требованиям ДСТУ 3215-95 «Метрологическая аттестация средств измерительной техники», СЭШ-3МУ прошел метрологические испытания на ГП «Укрметртестстандарт» (г. Киев) с разработкой и утверждением  методик аттестации и поверки. Проведенные мероприятия обеспечивают возможность проведения аттестации и поверки в любом уполномоченном на то Государственном центре стандартизации, метрологии и сертификации.

При хранении зерна одним из главных параметров, подлежащих постоянному контролю, является температура. Низкая теплопроводность зерновой массы способствует накоплению тепла в отдельных ее участках и провоцирует развитие процессов, приводящих к количественным и качественным потерям продукта. Термоштанга цифровая ТЦ-2,ТЦ-3 используется для измерения температуры сыпучих материалов, склонных к самосогреванию при хранении.
используется при получении пробы масла из подсолнечника, рапса и других масличных культур для  проведения дальнейших анализов.

Комплектуя лабораторию, необходимо ясно представлять последовательность всех технологических процессов  с сырьем  и продуктами его переработки, а также четко знать конечную цель производства. Именно поэтому коллектив нашего предприятия — это команда дипломированных специалистов, способных отслеживать и анализировать тенденции развития мировых достижений в данной области, а также  готовых дать консультацию по любому вопросу оснащения лаборатории. Как правило, при комплектации новой лаборатории заказчику  выгоднее приобрести оборудование у одного поставщика. Ввиду этого, кроме реализации оборудования собственного производства, мы осуществляем комплексное оснащение зерновых лабораторий, поставляя лучшее оборудование других производителей. Для максимально возможного удовлетворения потребностей наших клиентов мы готовы  предоставить широкий ассортимент лабораторного оборудования и расходных материалов, консультации квалифицированных специалистов, индивидуальный подход к каждому клиенту, конкурентоспособные цены и гибкую систему скидок, доставку в любой регион.

Сегодня оборудование лабораторий по контролю качества зерна, муки и крупы трудно представить без приборов ООО «ОЛИС». Наши изделия используются такими предприятиями, как   госхлебинспекции, элеваторы, пищекомбинаты, мелькомбинаты, мукомольные, крупяные, комбикормовые, пивоваренные, сахарные и маслозаводы;  зерновые терминалы, агрофирмы, заводы детского питания, птицефабрики и мн. др.

Современный уровень рыночных отношений требуют гарантий определенного уровня качества — и, именно такие гарантии как производитель, мы предоставляем  нашим  клиентам.