CC BY
134
664.72.66.012.2
АВТОМАТИЧЕСКОЕ УВЛАЖНЕНИЕ ЗЕРНА НА ПРЕДПРИЯТИЯХ МУКОМОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
М.П. АСМАЕВ, Ю.Ф. МАРКОВ, С.А. ПОДГОРНЫЙ
Кубанский государственный технологический университет
Гидротермическая обработка зерна - один из основных процессов подготовки его к помолу. Цель гидротермической обработки - повышение выхода и качества готовой продукции на основе оптимизации технологических свойств поступающего в переработку зерна. Это достигается путем выбора оптимальных режимов гидротермической обработки и строгой их стабилизации.
При гидротермической обработке под воздействием изменения влажности и температуры в зерне развиваются сложные процессы физико-химической и биохимической природы. Благодаря им изменяются и технологические свойства зерна в зависимости от его исходных характеристик, метода, режима гидротермической обработки и других факторов.
Изучив взаимосвязь между комплексом этих факторов и конечным результатом, можно обеспечить управление технологическими свойствами зерна. Следовательно, для получения конкретных рекомендаций по режимам гидротермической обработки требуется предварительно изучить происходящие в зерне процессы и оценить их вклад в суммарный результат.
Одним из важных процессов в зерне является разрыхление его эндосперма под влиянием внутреннего влагопереноса. При увлажнении и последующем отво-лаживании стекловидность и плотность зерна уменьшаются, причем эффект усиливается при повышении температуры. Благодаря такому разрыхлению эндосперма прочность его заметно снижается.
Согласно современным научным данным, процесс разрыхления эндосперма определяется следующими основными причинами:
разрушением белков и других биополимеров зерна, вызывающим преобразования на молекулярном уровне;
биохимическими процессами вследствие активации ферментной системы зерна при увлажнении.
Все они в своей основе связаны с изменением влажности зерна.
Большое значение имеет образование микротрещин, что обусловлено особенностями анатомии зерна и особым механизмом взаимодействия его с водой.
Поглощенная зерном вода не сразу проникает в эндосперм, а некоторое время прочно удерживается в алейроновом слое и зародыше так, что между ними и внешними слоями крахмалистого эндосперма возникает огромный градиент влагосодержания. Вследствие
этого создается механически напряженное состояние зерновки и хрупкий эндосперм раскалывается. Микротрещины появляются в стекловидном зерне через 0,5-1 ч после увлажнения.
Когда в хрупком теле зарождается трещина, она слегка раскрывается, ее края расходятся на некоторое расстояние. Поэтому в материале, непосредственно примыкающем к стенкам трещины, происходит релаксация возникшего ранее напряжения, благодаря чему накопленная в деформированном теле энергия высвобождается.
Процесс образования микротрещин всегда сопровождает процесс внутреннего переноса влаги и оказывает огромное влияние на структуру зерна и его технологические свойства.
Главными факторами, под воздействием которых происходит разрыхление эндосперма, являются изменение влажности, температуры и длительности процесса.
Образование микротрещин в эндосперме зерна влияет на его стекловидность. Особенно интенсивно стекловидность зерна снижается при 15%-й влажности. Однако это критическое значение влажности зависит от типа, сортовых и структурных особенностей зерна. По мере уменьшения количества полностью стекловидных зерен увеличивается число полустекло-видных. При влажности свыше 15% резко возрастает и число мучнистых зерен, которое становится преобладающим при 25%-й влажности. Увеличение содержания полустекловидных и затем мучнистых зерен, за счет снижения стекловидных, наглядно отражает процесс разрушения эндосперма микротрещинами.
При изменении температуры повышается или понижается интенсивность внутреннего влагопереноса, в связи с чем изменяется степень преобразования структуры эндосперма и мукомольных свойств зерна. Установлено, что набухание зерна и разрыхление его эндосперма выражены в различной степени, в зависимости от конкретных значений влажности и температуры. Наиболее разрыхлен эндосперм при минимальном значении плотности, что соответствует 50-57°С при влажности 15-18%.
При увлажнении и нагреве зерна процесс разрыхления эндосперма протекает во времени с переменной интенсивностью. Чем выше эта интенсивность, тем сильнее ослаблена структура эндосперма и тем сильнее изменены в положительном направлении мукомольные свойства зерна.
Процесс разрыхления эндосперма связан с интен -сивностью внутреннего влагопереноса, зависящей от
режима гидротермической обработки зерна. Значительную роль при этом играет степень изменения влажности, а также температура процесса. Чем больше изменение влажности и выше температура, тем выше интенсивность влагопереноса в зерне и тем в большей степени разрушается структура эндосперма зерна.
Разрыхление эндосперма играет положительную роль в мукомольном производстве, так как зерно приобретает эластичность и легче отделяется от оболочки на первой драной системе. Следует отметить, что эти преимущества достигаются только при оптимальных режимах увлажнения и кондиционирования зерна, требующих автоматизации всего процесса гидротермической обработки. Автоматизация процесса увлажнения зерна приобрела особую важность в сегодняшних условиях, когда количество производителей зерна возросло, а размер партий зерна, поставляемого на мельницу, уменьшился. Влажность зерна, поступающего в зерноочистку в течение одной смены, значительно колеблется. Ручное регулирование процесса увлажнения с лабораторным контролем влажности не обеспечивают подачи зерна заданной влажности на первую драную систему. В результате погрешность достигает больших величин, что требует постоянной регулировки процесса размола зерна.
Увлажнение зерна представляет собой операцию особой важности: необходимо не только ввести в зерновую массу определенное количество воды, но при этом обеспечить равномерное распределение ее по всей массе зерна, одинаково увлажнить все зерна. Наиболее эффективно зерно увлажняется в машинах БШУ - шнеках интенсивного увлажнения. В них влажность зерна за один проход через машину может быть повышена на 3-5%, а за счет особой конструкции шнека во-
да равномерно распределяется по всем зернам и хорошо ими впитывается.
Создание автоматизированной системы увлажнения зерна перед помолом было осуществлено на базе увлажнительной машины типа А1-БШУ. Вся система состоит из следующих блоков:
блок измерения влажности зерна; блок измерения расхода зерна; микропроцессорное устройство контроля и управления;
блок управления и контроля расхода воды. Процесс увлажнения проходит следующим образом: зерно поступает по самотеку в шнек интенсивного увлажнения (машина БШУ). В самотеке измеряется влажность и расход зерна. Полученные данные поступают в микроконтроллер, который рассчитывает количество воды, необходимое для увлажнения, и в зависимости от этого регулирует подачу воды в шнек.
Точность стабилизации влажности зерна зависит от точности используемых приборов. Анализ характеристик различных приборов для определения влажности и расхода зерна в потоке показал, что они либо слишком дороги, либо не обеспечивают необходимой точности измерения. Это требует создания новых приборов, имеющих необходимые характеристики.
Применение автоматизированной системы увлажнения с использованием высокоточных измерителей влажности зерна, расхода воды и зерна позволит стабилизировать выходную влажность зерна. Это, в свою очередь, будет способствовать увеличению выхода конечной продукции высшего сорта, что даст существенный экономический эффект и возможность быстрой окупаемости затраченных средств.
Кафедра автоматизации производственных процессов
Поступила 29.06.04 г.
664.7.66-913
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАГИ В ЗЕРНЕ КР УПЯНЫХКУЛЬТУР ПРИ УВЛАЖНЕНИИ И ОТВОЛАЖИВАНИИ
Л.В. АНИСИМОВА
Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова
При гидротермической обработке (ГТО) широко используют операции увлажнения и отволаживания зерна. Применяют данные операции и при ГТО зерна крупяных культур [1-5]. В литературе мало сведений об особенностях процесса увлажнения зерна указанных культур, поэтому представляет интерес исследование распределения влаги в зерне овса, проса и гречихи при увлажнении.
Нами изучено влияние степени увлажнения и температуры отволаживания зерна на распределение в нем влаги. В опытах использовали зерно овса, проса и гречихи с исходной влажностью 10,5; 10,4 и 11,8% соответственно.
В зависимости от того, какую конечную влажность предполагалось получить, к зерну добавляли расчетное количество воды. Овес увлажняли до 13,6-18,9%, просо - до 13,9-17,6%, гречиху - до 13,8-20,0%. Влажность зерна определяли в конце отволаживания по ГОСТ 13586.5-93. Для регистрации влажности поверхностных слоев, к которым относили цветковые пленки у овса и проса и плодовые оболочки у гречихи, использовали электровлагомер кондукто-метрического типа ВП-4. Влажность ядра находили расчетным путем, исходя из весового соотношения анатомических частей в зерне.
Анализ зависимостей влажности поверхностных слоев №п.с и ядра Шя от времени отволаживания т показал, что с увеличением т величина снижается, а ^я
возрастает. Наиболее интенсивный перенос влаги при
