CC BY
3ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА УДК 664.6/7
ИССЛЕДОВАНИЕ СИНХРОННЫХ СПЕКТРОВ РАЗМОЛОВ ПЕРЛОВОЙ КРУПЫ
М. В. Беляков, М. Д. Самарин
ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ», филиал в г. Смоленске
В статье представлены результаты исследования синхронных спектров возбуждения, полученных для различных размолов перловой крупы. По полученным графикам была найдена величина энергии возбуждения для различных размолов.
Ключевые слова: размол, синхронные спектры сканирования, поток излучения.
Введение. Производство крупяных продуктов - важнейшая отрасль перерабатывающей промышленности. Переработка зерновых культур является одним из определяющих факторов обеспечения продовольственной безопасности на региональном и международном уровнях [1,2]. Крупа - это целое или расплющенное зерно зерновой или бобовой культуры, которое было частично или полностью освобождено от внешних оболочек. Дробление крупы в промышленности используется, прежде всего, для повышения усвояемости, получения новых пищевых продуктов. Дополнительно повысить пищевую ценность помогает удаление семенных и плодовых оболочек, а также шлифование и полирование [3].
Обработанный продукт обладает высокой питательностью и усвояемостью, а также просто транспортируется и хранится [4].
Методика исследования. На базе филиала НИУ «МЭИ» в г. Смоленске были проведены опыты по измерению спектральных характеристик различных размолов перловой крупы, в ходе которых были получены и изучены результаты спектрального сканирования.
Измерения производились на основе комплекса, который состоит из спектрофлуориметра «Флюорат-02-Панорама» и стационарного компьютера с установленным программным обеспечением «Panorama Pro», а также внешней камерой, в которую помещалась бюкса с исследуемым образцом [5, 6]. Также данный аппарат может быть использован для обнаружения спектров люминесценции и возбуждения, а также для измерения фотометрических характеристик и люминесценции [7]. Результаты эксперимента обрабатывались в программном обеспечении «Panorama Pro» и MS Excel.
Для экспериментов, была использована крупа ячменная перловая №2, соответствующая ГОСТ 5784-60. Помол производился с помощью мельницы с использованием железных ножей в несколько этапов. В начале порция зерна массой приблизительно 50 грамм засыпалась в аппарат и перемалывалось 10 секунд, после этого получившаяся смесь просеивалась через сита. Процедура повторялась многократно до того момента пока количество фракции самого тонкого помола не было достаточным для эксперимента.
Сортировка полученного размола крупы производилась с помощью сит, соответствующих ГОСТ Р 51568-99. Поскольку размол перловой крупы имеет достаточно малые размеры, то для сортировки использовались только 3 сита с отверстиями различных диаметров.
После этого были произведены спектральные сканирования на спектрофлуориметре «Флюорат-02-Панорама». Измерения проводились при средней чувствительности прибора в диапазоне от 200 до 500 нм.
Результаты и обсуждения. Результаты синхронного спектра сканирования приведены на рисунке 1. Каждая кривая представляет собой усредненное значение,
полученное путем сканирования пяти навесок размола. Стоит отметить, что размол №3 представляет собой фракцию с гранулами около 2 мм, а размол №1 - это пылевидная фракция.
♦ Цельное зерно —■—3 размол А 2 размол 1 размол
18
цэ, o.e. 16
14 12 10
8 б 4 2 0
200 250 300 350 400 450 500
Длина волны, нм.
Рис. 1. Графики синхронного сканирования.
На графике просматриваются области с возрастанием и спадом сигнала, а также на интервале 270-290 и 350-370 заметны максимумы возбуждения. Также есть еще две области с выраженными пиками, однако их максимальные значения заметно меньше.
Проведем уточняющие измерения и построим два дополнительных графика для более подробного анализа размолов. Первый график постоим для длины волны от 220 до 310 нм, а второй от 310 до 400 нм [8]. Данные интервалы были выбраны, исходя из наблюдения, что в крайних точках наблюдается наименьшая относительная интенсивность излучения [9]. Графики представлены на рисунках 2 и 3.
—♦—Цельное зерно —■— 3 размол —*— 2 размол 1 размол
18
фэ,о.е. 16
14 12 10
8 6 4 2 0
210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320
Длина волны, нм.
Рис. 2. Синхронное сканирование 220-310 нм
—♦—Цельное зерно —■—3 размол —±—2 размол 1 размол
18 16
фэ, o.e.
14 12 10
8 6 4 2 0
300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410
Длина волны, нм.
Рис. 3. Синхронное сканирование 310-400 нм.
На рисунке 2 для всех размолов, а также для излучения цельного зерна наблюдается три ярко выраженных пика: для цельного зерна - 262, 274 и 286 нм., для размола №1 - 262, 272 и 290 нм., для размола №2 - 262, 274 и 288 нм., для размола №3 - 262, 274 и 286 нм. График для размола 1 несколько отличается от других и не имеет спада интенсивности излучения в диапазоне 285-300 нм. Также стоит отметить небольшие различия точки максимума для третьего пика [10].
При анализе графиков синхронного сканирования, изображенных на рисунке 3 для диапазона излучения 310-400 нм, можно выделить только по одному пику: для цельного зерна - 362 нм, для размола №3 - 360 нм., для размола №2 - 362 нм, для размола №1 - 362 нм.
После построения графиков синхронных спектров и выявления зависимости между сигналами вычислим интегралы для кривых на промежутке от 200 нм до 500 нм, а также для интервалов от 220 нм до 310 нм и от 310 нм до 400 нм. Вычисленный параметр будет иметь смысл относительной энергии возбуждения [11]. Результаты представлены в таблице.
Таблица
Величина относительной энергии возбуждения_
H, о.е. Интервал, нм.
200-500 220-310 310-400
Цельное зерно 427,1 210,0 175,9
Размол 3 1038,9 430,3 462,4
Размол 2 1636,7 679,1 746,2
Размол 1 718,6 182,8 384,6
Анализ показывает, что величина относительной энергии возбуждения для размолов отличается относительно этой же величины для цельного зерна; для третьего размола в 2,37 раза относительно цельного зерна, для второго - в 3,77 раза, для третьего - в 1,58 раза.
Таким образов, в ходе исследования было выяснено, что цельное зерно и его размолы имеют 2 максимума возбуждения при синхронном сканировании, которые практически идентичны. Также были найдены количественные различия в относительной энергии возбуждения, имеющие нелинейную зависимость. Наибольший выход энергии у второго размола - 1636,7 о.е., против 427,1 о.е. у цельного зерна.
Список литературы
1. Генералов И.Г., Суслов С.А. Экстенсивные и интенсивные факторы развития зерновой подотрасли // Вестник НГИЭИ. - 2015. - № 11 (54). - С. 21-32.
2. Балдов Д.В., Суслов С.А. Методика расчета уровня продовольственной безопасности // Вестник НГИЭИ. - 2016. - № 1 (56). - С. 13-26.
3. Зенкова А.Н. Крупяные продукты как компоненты здорового питания / А.Н. Зенкова [и др.]. - М.: РАСХН, 2008. - 72 с.
4. Иванова Н.А. Высокоэффективные методы в производстве манной / Иванова Н.А., Куликова М.Г. // Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире. - 2016.
- № 14-3. - С. 22-24.
5. Беляков М.В. Методика исследования люминесцентных свойств семян растений на спектрофлуориметре «Флюорат-02-Панорама» // Научная жизнь. - 2016. - № 3. - С. 18-26.
6. Беляков М.В. Разработка фотолюминесцентного метода определения влажности продукции растениеводства / Беляков М.В., Куликова М.Г., Новикова М.А. // Научная жизнь.
- 2016. - № 10. - С. 4-11.
7. Технические характеристики спектрофлуориметра Флюорат-02-Панорама. Сайт компании «Люмэкс». Режим доступа: http://www.lumex.ru/catalog/flyuorat-02-panorama.php#specification (Дата обращения: 21.11.2017).
8. Куликова М.Г. Определение оптических спектральных свойств как метод оценки качества растительной продукции / Куликова М.Г., Беляков М.В., Новикова М.А. // В сборнике: энергетика, информатика, инновации - 2016. Международная научно-техническая конференция: в 3 томах. Национальный исследовательский университет "МЭИ", филиал в г. Смоленске. - 2016. - С. 107-112.
9. Самарин М.Д. Применение оптических методов в технологиях пищевых производств / Самарин М.Д., Куликова М.Г., Беляков М.В. // Со1^шит--journal №6, 2017. -С. 55-58.
10. Кривцова Л.А. Спектры люминесценции семян различного качества / Кривцова Л.А., Тимохина П.С., Максименкова О.В., Волкова К.А., Беляков М.В., Куликова М.Г. // Информационные технологии, энергетика и экономика: сборник трудов XII Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. 2015. С. 123-126.
11. Беляков В.М. Зависимости влажности семян растений от потока люминесценции / Беляков М.В., Куликова М.Г. // Естественные и технические науки. - 2016.
- № 11 (101). - С. 162-163.
Сведения об авторах
Беляков М.В. - кандидат технических наук, доцент кафедры оптико-электронных систем, Филиал ФГБОУ ВО «Национальный университет «МЭИ», г. Смоленск.
Самарин М.Д. - студент кафедры оптико-электронных систем, Филиал ФГБОУ ВО «Национальный университет «МЭИ», г. Смоленск, e-mail: samarinmisha1997@mail.ru
RESEARCH SYNCHRONOUS SPECTRA MILLING PEARL BARLEY
M. V. Belyakov, M. D. Samarin
The Branch of National Research University «Moscow Power Engineering Institute», Smolensk
The article presents results of research in synchronous excitation spectra obtained for different grinding pearl barley. On the resulting graph was found by the value of the excitation energy for different grinding. Keywords: grinding, synchronous scan spectra, radiation flux.
References
1. Generalov I.G., Suslov S.A. EHkstensivnye i intensivnye faktory razvitiya zernovoj podotrasli // Vestnik NGIEHI. - 2015. - № 11 (54). - S. 21-32.
2. Baldov D.V., Suslov S.A. Metodika rascheta urovnya prodovol'stvennoj bezopasnosti // Vestnik NGIEHI. - 2016. - № 1 (56). - S. 13-26.
3. Zenkova A.N. Krupyanye produkty kak komponenty zdorovogo pitaniya / A.N. Zenkova [i dr.]. - M.: RASKHN, 2008. - 72 s.
4. Ivanova N.A. Vysokoehffektivnye metody v proizvodstve mannoj / Ivanova N.A., Kulikova M.G. // Fundamental'nye i prikladnye issledovaniya v sovremennom mire. - 2016. - № 14-3. - S. 22-24.
5. Belyakov M.V. Metodika issledovaniya lyuminescentnyh svojstv semyan rastenij na spektrofluorimetre «Flyuorat-02-Panorama» // Nauchnaya zhizn'. - 2016. - № 3. - S. 18-26.
6. Belyakov M.V. Razrabotka fotolyuminescentnogo metoda opredeleniya vlazhnosti produkcii rastenievodstva / Belyakov M.V., Kulikova M.G., Novikova M.A. // Nauchnaya zhizn'. -2016. - № 10. - S. 4-11.
7. Tekhnicheskie harakteristiki spektrofluorimetra Flyuorat-02-Panorama. Sajt kompanii «Lyumehks». Rezhim dostupa: http://www.lumex.ru/catalog/flyuorat-02-panomma.php#specification (Data obrashcheniya: 21.11.2017).
8. Kulikova M.G. Opredelenie opticheskih spektral'nyh svojstv kak metod ocenki kachestva rastitel'noj produkcii / Kulikova M.G., Belyakov M.V., Novikova M.A. // V sbornike: ehnergetika, informatika, innovacii - 2016. Mezhdunarodnaya nauchno-tekhnicheskaya konferenciya: v 3 tomah. Nacional'nyj issledovatel'skij universitet "MEHI", filial v g. Smolenske. -2016. - S. 107-112.
9. Samarin M.D. Primenenie opticheskih metodov v tekhnologiyah pishchevyh proizvodstv / Samarin M.D., Kulikova M.G., Belyakov M.V. // Solloquium-journal №6, 2017. - S. 55-58.
10. Krivcova L.A. Spektry lyuminescencii semyan razlichnogo kachestva / Krivcova L A., Timohina P.S., Maksimenkova O.V., Volkova K.A., Belyakov M.V., Kulikova M.G. // Informacionnye tekhnologii, ehnergetika i ehkonomika: sbornik trudov XII Mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii studentov i aspirantov. 2015. S. 123-126.
11. Belyakov V.M. Zavisimosti vlazhnosti semyan rastenij ot potoka lyuminescencii / Belyakov M.V., Kulikova M.G. // Estestvennye i tekhnicheskie nauki. - 2016. - № 11 (101). - S. 162-163.
About authors
Belyakov M. V. - PhD in Technical Sciences, Associate Professor of Department of Optical-electronic systems, Branch of the National University «Moscow Power Engineering Institute», Smolensk.
Samarin M.D. - student of Department of Optical-electronic systems, Branch of the National University «Moscow Power Engineering Institute», Smolensk, e-mail: samarinmisha1997@mail.ru
