CC BY
23
УДК: 664.788/664.668.9
Исследование процесса обогащения крупок
при сортовом помоле зерна тритикале
Г. Н. Панкратов, д-р техн. наук, профессор; Р. Х. Кандроков, канд. техн. наук Всероссийский научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки, Москва
^ 65
60
55
50
45
30
Технологические свойства зерна тритикале сравнительно мало изучены, что объясняет отсутствие его промышленной переработки на мукомольных заводах для продовольственных целей. Во Всероссийском научно-исследовательском институте зерна и продуктов его переработки проводятся фундаментальные и прикладные исследования по разработке основных способов управления технологическими процессами подготовки и размола зерна различных культур с целью получения продуктов с заданным химическим составом и свойствами [1 - 6]. Так, на примере переработки зерна тритикале в муку и крупу определены оптимальные режимы гидротермической обработки зерна тритикале перед помолом в хлебопекарную муку [7], разработаны принципы формирования стабильных потоков муки из различных анатомических частей зерновки,
что позволяет формировать различные сорта муки и номера крупы с заданным составом и свойствами. На основании этих принципов впервые в России разработаны межгосударственные стандарты на муку и крупу из продовольственного зерна тритикале. Применение разработанных технологий позволяет получать из зерна тритикале такие продукты как: сортовая хлебопекарная мука, крупа целая и номерная, хлопья, крупа типа «манной», крупка для макаронных изделий и др. [8 - 11].
Цель исследований - изучение процессов обогащения на ситове-ечных машинах крупок, полученных на первых трех драных крупообра-зующих системах, при сортовом помоле зерна тритикале.
Объектами исследований служило зерно тритикале урожая 2016 г. сортов Александр, Валентин и Водолей, созданных на кафедре селек-
Показатели качества исходного зерна тритикале
Таблица 1
Масса 1000 зерен, г Стекловид-ность, % Натура, г /л Зольность, % Влажность, %
Александр 41,7 40 736 1,87 11,2
Валентин 47,7 55 752 1,98 11,6
Водолей 49,2 67 781 1,76 11,8
70 3 65
^60 и 55
^ 50
э v
3 45
j
40
40 50 60 70 Объем выборки, шт.
10 15 20 25 30 35 40 45 Объем выборки, шт. б
Рис. 1. Зависимость содержания крупок (I др. система) сорта Александр от объема выборки: а -фракция 560/355; б - фракция 900/560
ции и семеноводства полевых культур и селекционной станции имени П.И. Лисицина РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева. Диапазон значений показателей качества исследуемых проб представлен в табл. 1.
Поскольку исследуемые образцы зерна тритикале не содержали сорную и зерновую примеси, технологический процесс подготовки зерна к помолу включал только гидротермическую обработку. Зерно увлажняли до 14 - 15% и отволаживали в течение 10 ч [7]. Технологический процесс размола зерна включал 4 драных, 3 ситовеечных, 2 шлифовочных и 6 размольных систем. Измельчение осуществляли на размоло-сортирующем агрегате РСА-4 и РСА-5. Измельченный продукт просеивали на лабораторном рассеве. Обогащение промежуточных продуктов размола зерна тритикале осуществляли на лабораторной ситовеечной машине. Параметры и режимы измельчения соответствовали рекомендованным Правилам организации и ведения технологического процесса на мукомольных заводах для сортовых помолов пшеницы по сокращенной технологической схеме.
Анализ состава промежуточных продуктов предусматривал, во-первых, классификацию частиц по содержанию эндосперма, во-вторых, оценку их количества. Классификация по содержанию эндосперма промежуточных продуктов предусматривала три класса. Первый класс - крупки, частицы, состоящие из эндосперма; второй класс -сростки, т. е. частицы, состоящие преимущественно из эндосперма и небольшого включения оболочек; третий класс - сходовый продукт, частицы, преимущественно состоящие из оболочек. Оценка проводилась визуально.
Определение количества частиц различных классов проводили следующим образом. Смесь частиц определенного класса равномерно в один слой распределяли на ровной, хорошо освещенной белой поверхности. Подсчет частиц производили на площади 1 см2 (площадка 1х1 см), используя текстильную лупу х7. Количество выборок, сформированных таким образом, составляло не менее семи. Определение необходимого объема измерений проводили на основании статистического анализа.
Количество частиц в выборке варьировало в широком диапазоне: для фракции 900/560 - от 15 до 55 шт., для фракций 560/355 и 355/250 -от 35 до 150 шт. (см. рис. 1, 2).
Статистический анализ показал независимость содержания крупок от объема выборки: коэффициент корреляции менее 1%. Таким образом, данный способ оценки содержания частиц различных классов дает объективную информацию.
На рис. 3 показано изменение средневзвешенной величины содержания крупок от количества частиц. Данные показывают, что стабилизация показателя концентрации крупок достигается при общем количестве частиц более 700.
Визуальный осмотр фракций промежуточных продуктов показал, что вне зависимости от сорта зерна, крупная крупка (900/560; II др. система) и средняя крупка (560/355; III др. система) содержат незначительное количество частиц эндосперма. Это подтверждается показателем зольности данных фракций. Зольность фракции 900/560 (III др. система) варьировала от 2,29 до 2,94%; зольность фракции 560/355 для III др. системы от 2,50 до 3,31%. Целесообразность обогащения крупок в ситовеечных машинах имеет смысл при концентрации «чистых» крупок более 50 %. По этой причине был проведен предварительный анализ состава фракций 900/ 560 (II др. система) и 560/355 (III др. система), определены концентрации крупок, сростков и сходовых продуктов. Результат анализа представлен ниже.
Средневзвешенное значение (медиана) состава фракции 900/560 -
II др. система: крупка - 28,3 % (27,7%); сростки - 58,7%; сходовый продукт - 13,3%.
Средневзвешенное значение (медиана) состава фракции 60/355 -
III др. система: крупка - 42,0%; сростки - 50,4%; сходовый продукт -7,6%.
Таким образом, фракции 900/560 II др. системы и 560/355 III др. системы нецелесообразно направлять на обогащение в ситовеечные машины. Соответственно при проведении последующих помолов данные фракции объединяли со сходовыми продуктами соответствующих систем. Качественный анализ состава различных фракций представлен в табл. 2.
Сопоставляя качественные характеристики различных фракций драных систем, можно заключить, что промежуточные продукты размола зерна сорта тритикале Вокализ являются наилучшими по содержанию крупок, а сорт Александр по этому показателю - наихудшим. Это различие может быть объяснено различием исходных сортов тритикале по сте-кловидности.
85 90,0 чО
*
80 • * 87,5 о
И 75 &85,0 • *
> * » • Лш
^70 • • ï 82,5 • • • *
е и * • и I
£ 65 ^ 80,0 • *
&60 £ 77,5 •
о и • ô75,0 •
50 75 100 125 150 175 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
Объем выборки, шт. Объем выборки, шт.
a б
Рис. 2. Зависимость содержания крупок фракции 355/250 от объема выборки: а - сорт Валентин;
б - сорт Александр
58 56 о" 54 £ 52 & 50 § 48 £ 46 Ü44 £42 и 40
...______
Фракция 900/560 I др. системы (сорт Александр) Фракция 900/560 I др. системы (сорт Валентин)
„о 80.0
* 77.5 о
&75.0 р
п 72.5
I
I
fa 70,0
и65,0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 Всего частиц, шт.
100
200 300 400 Всего частиц, шт.
500 600
Фракция 355/250 III др. системы (сорт Валентин) Фракция 355/250 III др. системы (сорт Александр)
83
g 82 1=
& 81 QJ
I 80 *
S-79 ч о и
78
80
° 78
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Всего частиц, шт.
К
А
m
V
\
\ s
\ У
\ г \J
0 200 400 600 8001000 1200 14001600
Всего частиц, шт.
Рис. 3. Зависимость содержания крупок от общего количества частиц
Таблица 2
Качественный состав фракции 900/560 продуктов размола (I др. система)
Сорт тритикале Драная система Крупка, % Сростки, % Сход, % Сростки/сход
Александр 1 56,8 22,3 20,9 1,07
Валентин 1 65,7 19,6 14,7 1,33
Водолей 1 77,4 11,7 10,9 1,07
Таблица 3 Качественный состав фракции 560/355 продуктов размола (I - II др. системы)
Сорт тритикале Драная система Крупка, % Сростки, % Сход, % Сростки/сход
Александр 1 2 54,6 81,5 33,1 14,6 12,3 3,9 2,69 3,74
Валентин 1 2 78,5 87,2 13,6 9,1 7,9 3,7 1,72 2,46
Водолей 1 2 75,6 92,5 19,5 5,5 8,5 2,0 2,29 2,75
Из табл. 3 и 4 следует, что наи- фракция 355/250 содержала крупок лучшими показателями обладали несколько больше, чем другие фрак-крупки II др. системы. Как правило, ции, что подтверждает общее пра-
0
ш 72 ч 72
Таблица 4
Качественный состав фракции 355/250 продуктов размола (I - III др. системы)
Сорт тритикале Драная система Крупка, % Сростки, % Сход, % Сростки / сход
1 71,8 20,7 7,5 2,76
Александр 2 81,6 10,0 5,4 1,85
3 74,8 18,4 6,8 2,71
1 75,9 16,3 7,8 2,09
Валентин 2 86,3 9,9 7,8 1,27
3 82,7 13,1 5,2 2,52
1 87,0 10,0 3,0 3,33
Водолей 2 91,0 6,7 2,3 2,91
3 83,5 12,0 4,5 2,67
Таблица 5
Обогащение крупок драных систем
Выход / зольность крупок, %
Фракция, мкм сорт Александр сорт Валентин сорт Водолей
до С /В после С /В до С /В после С /В до С /В после С /В
900/560 12,8 /1,08 9,1 / 0,73 22,6 / 1,14 17,9 / 0,78 22,4/ 0,93 18,3 / 0,66
560/315 22,6 /0,97 17,2 / 0,65 26,4/ 1,03 22,3 / 0,71 27,6 / 0,85 21,6 /0,57
315/220 8,1 / 0,80 4,7/ 0,51 9,9 / 0,86 7,4/ 0,53 9,5 / 0,74 7,0 /0,55
Всего 43,5 31,0 58,9 47,6 59,5 46,9
Эффективность, % 71,0 8 0,8 78,8
0,90,8 ^ 0,7
О4
£0,6 .0
о
™0,5 0,4
0
10
20
30 40 50 60 Выход муки, %
70
80
Рис. 4. Кумулятивные кривые зольности муки: 1 - сорт Александр; 2 - сорт Валентин, 3 - сорт Водолей
вило формирования промежуточных продуктов размола. Для фракции 900 / 560 характерно значительное содержание сходовых продуктов. Среднее значение отношения сростки/сход составило 1,15. Для фракции 560 / 355 это отношение составило было равно 2,61 и для фракции 355 / 250-2,54.
Таким образом, установлено высокое содержание крупок в промежуточных продуктах сортового помола зерна тритикале, на основании чего можно сделать вывод о целесообразности их извлечения. В итоге это позволит: увеличить выход муки высоких сортов; получать крупки типа манной; получать крупки для макаронных изделий.
Эффективность ситовеечного процесса (С /В) при обогащении крупок драных систем представлена в табл. 5. Коэффициент обогащения промежуточных продуктов размола тритикале сорта Александр составил: для крупной крупки - 67,6%, для средней крупки - 67%, для мелкой крупки -63,8%; сорта Валентин - для крупной крупки - 68%, для средней крупки -69%, для мелкой крупки - 62%; сорта Водолей - для крупной крупки -71 %, для средней крупки - 67%, для мелкой крупки - 74%.
Подтверждение эффективности обогащения промежуточных продуктов драных систем было получено по результатам лабораторных помолов. На рис. 4 представлены кумулятивные кривые зольности муки сортов тритикале Александр, Валентин и Водолей.
Высокая стекловидность зерна сорта Водолей и низкая зольность обеспечили хороший результат помола: выход муки 65% при зольности 0,55%. Результат помола зерна сорта Александр уступал другим сортам, что связано с низкой крупоо-бразующей способностью данного зерна.
Сопоставляя результаты помола зерна тритикале по развитой технологической схеме, включавшей сито-веечный и шлифовочный процессы, с результатами помолов по сокращенной схеме, можно констатировать увеличение выхода низкозольной муки на 20 - 35%.
Таким образом, в результате проведенных исследований можно заключить, что обогащение крупок драных систем сортового помола зерна тритикале характеризуется высокой эффективностью. Высокое содержание крупок в промежуточных продуктах сортового помола зерна тритикале позволяет сделать вывод о целесообразности их извлечения. Применение ситовеечных машин при сортовом помоле зерна тритикале позволит увеличить выход муки высоких сортов, получать крупки типа «манной», получать крупки для макаронных изделий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Витол, И.С. Белково-протеиназный комплекс зерна тритикале/ И. С. Витол [и др.] // Хранение и переработка сель-хозсырья. - 2015. - № 8. - С. 36.
2. Чиркова, Л. В. Тритикале: 140 лет истории. От зерна к муке/Л.В. Чиркова, Р. Х. Кандроков, Г.Н. Панкратов // Кондитерское и хлебопекарное производство. - 2015. - № 9. - С. 8.
3. Витол, И.С. Биохимическая характеристика новых сортов тритикалевой муки/И.С. Витол [и др.] // Хлебопродукты. - 2016. - № 2. - С. 42 - 44.
4. Панкратов, Г.Н. Исследование процесса измельчения зерна тритикале / Г.Н. Панкратов, Р.Х. Кандроков, Е. В. Щербакова // Хлебопродукты. -2016. - № 10. - С. 59 - 61.
5. Зверев, С.В. Влияние степени шлифования зерна тритикале на показатели качества крупы/С.В. Зверев [и др.] // Хлебопродукты. - 2017. - № 1. -С. 54 - 55.
6. Витол, И.С. Ферментативная модификация муки тритикале с использованием протеолитических ферментных препаратов / И. С. Витол, Г.П. Карпилен-ко // Хранение и переработка сельхоз-сырья. - 2015. - № 9. - С. 17 - 22.
7. Кандроков, Р.Х. Влияние ГТО на выход и качество тритикалевой муки / Р.Х. Кандроков, А. А. Стариченков, Т. С. Штейнберг // Хлебопродукты. -2015. - № 1. - С. 64.
8. Панкратов, Г. Н. Технологические свойства новых сортов тритикалевой муки/Г.Н. Панкратов [и др.] // Хлебопродукты. - 2016. - № 1. - С. 60 - 62.
9. Кандроков, Р.Х. Технология переработки зерна тритикале в крупу типа «манная»/Р.Х. Кандроков, Г.Н. Панкратов // Хлебопродукты. - 2017. - № 1. -С. 52 - 53.
10. Зверев, С.В. Производство хлопьев из зерна тритикале/С. В. Зверев, И.А. Панкратьева, О.В. Политуха // Хлебопродукты. - 2015. - № 9. - С. 54 - 55.
11. Панкратьева, И.А. Крупа из зерна ржи и тритикале/И. А. Панкратьева, Л.В. Чиркова, О.В. Политуха // Хлебопродукты. - 2017. - № 2. - С. 58 - 59.
Исследование процесса обогащения крупок при сортовом помоле зерна тритикале
Ключевые слова
крупка; обогащение; ситовеечная машина; сортовой помол; сростки; сходовый продукт; тритикале
Реферат
Актуальные направления развития мукомольного производства включают как совершенствование технологий переработки традиционных культур (пшеница и рожь), так и разработку новых технологий переработки нетрадиционных культур, таких как тритикале. В статье представлены результаты анализа обогащения промежуточных продуктов переработки зерна тритикале при сортовом помоле на ситовеечных машинах. Определены количество и качество частиц различных классов промежуточных продуктов переработки зерна тритикале при сортовом помоле по содержанию эндосперма промежуточных продуктов переработки. Установлено, что промежуточные продукты размола зерна тритикале сорта Вокализ являются наилучшими по содержанию крупок, а сорт Александр по этому показателю - наихудшим. Показано, что наилучшими показателями качества обладали крупки II драной системы всех сортов. Установлено, что фракция размером 355/250 мкм содержала крупок несколько больше, чем другие фракции, что подтверждает общее правило формирования промежуточных продуктов размола. При этом для фракции размером 900/ 560 мкм характерно значительное содержание сходовых продуктов. Выявлено, что фракции промежуточных продуктов переработки тритикале размером 900/560 мкм, полученные на II драной системе, и 560/355 мкм, полученные на III драной системе, нецелесообразно направлять на обогащение в ситовеечные машины. Установлено высокое содержание крупок в промежуточных продуктах сортового помола зерна тритикале, на основании чего можно сделать вывод о целесообразности их извлечения. Применение ситовеечных машин при сортовом помоле зерна тритикале позволит увеличить выход муки высоких сортов, получать крупку типа манной, а также крупку для макаронных изделий.
Авторы
Панкратов Георгий Нестерович, д-р техн. наук, профессор, Кандроков Роман Хажсетович, канд. техн. наук, Всероссийский научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки, 127434, Москва, Дмитровское шоссе, д. 11, [email protected]; [email protected]
Investigation of the process of dressing grits in the grinding of grain triticale
Key words
grits; enrichment; sieve machine; grade milling; splices; waste product; triticale
Abstracts
Current trends in the development of flour milling include both improving the technologies for processing traditional crops (wheat and rye), and developing new technologies for processing non-traditional crops such as triticale. The article presents the results of the analysis of the enrichment of intermediate products of grain processing with triticale in the case of screen grinding on sieve-making machines. The quantity and quality of particles of different classes of intermediate products of grain processing of triticale are determined at grading grinding by content of endosperm of intermediate products of processing. It has been established that the intermediate products of grinding grain of the triticale variety Vokaliz are the best in the content of cereals, and the grade «Alexander» is the worst in this indicator. It is shown that the best indicators of quality were grains of the II torn system, regardless of the variety. It was found that the fraction with a size of 355/ 250 |_im contained grits somewhat larger than in the other fractions, which confirms the general rule for the formation of intermediate products of grinding. At the same time, a fraction of 900/560 |_im is characterized by a significant content of waste products. It was found that the fractions of intermediate products of processing of triticale with the size of 900/560 urn, obtained on the II torn system and 560/355 |_im, obtained on the III torn system, are not advisable to be directed to enrichment in sieve-making machines. A high content of cereals in intermediate products of long grain grinding of triticale grain has been established, on the basis of which, it can be concluded that it is expedient to extract them. The use of sieve machines in the grinding of triticale grain will increase the yield of high-grade flour, produce grits of manna type, and obtain grits for pasta.
Authors
Pankratov Georgy Nesterovich, Doctor of Technical Science, Professor, Kandrokov Roman Khazhsetovich, Candidate of Technical Science, All-Russian Scientific Research Institute of Grain and Products of its Processing, 11, Dmitrovskoye Shosse, Moscow, 127434, [email protected]; [email protected]
