CC BY
45
УДК 631.363:633.34
ТЕХНОЛОГИЯ МОКРОГО ШЕЛУШЕНИЯ СЕМЯН СОИ И
ЛЮПИНА
А.И. Купреенко, доктор технических наук, профессор
О.Н. Кондрашова, аспирант
И.Г. Свиридов, аспирант
ФГБОУ ВО Брянский ГАУ
E-mail: [email protected]
Аннотация. Увеличение объемов производства заменителей цельного молока на основе высокобелковых семян сои и люпина сдерживается энергоемкостью и трудоемкостью сухого отделения их оболочек, содержащих антипитательные вещества. Для отделения оболочки семян сои и люпина предложена технология мокрого шелушения. Исследован процесс набухания семян сои и люпина при замачивании. В результате опыта масса целых семян сои увеличилась на 85%, масса ядер - на 108%, масса оболочки - на 300%, в то время как масса целых семян люпина увеличилась на 82,5%, масса ядер - на 129%, масса оболочки - на 244%. Наиболее интенсивно процесс набухания протекает первые 20 мин. При исследовании размерно -массовой характеристики семян установлено, что ширина и толщина сухих семян сои и люпина близка и разница составляет в среднем 0,2-0,3 мм. После замачивания у семян сои увеличение линейных размеров составляет в среднем около 0,3 мм, у семян люпина - от 1,0 до 1,5 мм. Пробное шелушение на лабораторной установке с обрезиненными вальцами показало, что при взаимодействии набухших семян с вальцами происходит выдавливание ядра из оболочки с разделением его, чаще всего, на семядоли и частичным дроблением. При этом обеспечивается практически 100% шелушение. Таким образом, технология мокрого шелушения должна предусматривать замачивание семян сои и люпина в 3,5% растворе хлористого натрия с начальной температурой 80°С в течение 90 минут и последующее шелушение на вальцовом ше-лушителе с обрезиненными вальцами, вращающимися с одинаковой скоростью.
Ключевые слова: заменитель цельного молока; семена сои и люпина; отделение оболочки; замачивание семян; шелушение.
Введение. Увеличение объемов производства заменителей цельного молока (ЗЦМ) на основе высокобелковых семян сои и люпина сдерживается энергоемкостью и трудоемкостью сухого отделения их оболочек, содержащих антипитательные вещества [1, 2]. Поэтому разработка энергосберегающей технологии шелушения этих семян является актуальной задачей.
Постановка задачи исследования. Ранее нами было установлено, что замачивание семян сои и люпина в растворе определенной концентрации хлористого натрия в восемь раз ускоряет процесс отслоения оболочки от ядра семян сои и люпина и облегчает последующее шелушение, а дополнительная кавитационная обработка повышает питательность получаемой кормовой смеси [36]. Таким образом, был определен перечень операций, обеспечивающих снижение трудовых и энергетических затрат при обработ-
ке семян сои и люпина. Дальнейшая задача состоит в обосновании технологических режимов предлагаемой технологии мокрого шелушения семян [7,8].
Ход и результаты исследования. При анализе влияния концентрации хлористого натрия и начальной температуры воды при замачивании на скорость отслоения оболочки от семян установлено, что наиболее благоприятные условия для отделения оболочки семян сои (сорт Собрин, влажность 12%) и люпина (сорт Снежеть, влажность 12%) получены при замачивании их в течение 90 минут 3,5% водным раствором хлористого натрия с начальной температурой около 80°С.
Для оценки скорости набухания семян, расхода водного раствора хлористого натрия нами был проведен опыт, в ходе которого снимались показания по изменению массы семян сои и люпина при замачивании. Взято по два образца семян сои и люпина каждый
массой 20 г. Затем по одному образцу семян сои и люпина было очищено и получено 18 г ядер и 2 г оболочки семян сои, 15,5 г ядер и 4,5 г оболочки семян люпина.
Далее все образцы заливались горячей водой с температурой около 80°С и оставля-
лись для набухания в течение 90 минут. Замеры массы образцов производились через каждые 15 мин. (таблица). Взвешивание производилось на весах с ценой деления 0,5 г. Характер изменения массы образцов представлен на рисунке 1.
Таблица. Изменение массы образцов в ходе опыта
Масса семян сои, I Время замачивания, мин. Масса семян люпина, г Время замачивания, мин.
0 15 30 45 60 75 90 0 15 30 45 60 75 90
целое 20,0 28,0 33,0 34,0 35,0 36,0 37,0 целое 20,0 26,0 30,5 33,0 35,0 36,0 36,5
ядро 18,0 31,0 35,0 35,5 36,0 37,0 37,5 ядро 15,5 28,0 31,0 32,0 33,5 35,0 35,5
оболочка 2,0 6,0 7,0 7,5 8,0 8,0 8,0 оболочка 4,5 12,0 14,5 15,0 15,0 15,5 15,5
40 35 30 25
и
§ 20 «
£ 15 10 5 0
и ■ «
40 35 30 , 25 20 15 10 5 0
20 40 60 80 Время замачивания, мин.
Ф Целые семена сои Ш Ядра семян сои —Оболочка семян сои
100
20 40 60 80
Время замачивания, мин.
Ф Целые семена люпина И Ядра семян люпина А Оболочка семян люпина
100
Рис. 1. Изменение массы образцов при замачивании
Таким образом, в конце опыта масса целых семян сои увеличилась на 85%, масса ядер - на 108%, масса оболочки - на 300%, в то время как масса целых семян люпина увеличилась на 82,5%, масса ядер - на 129%, масса оболочки - на 244%. Наиболее интенсивно процесс набухания протекает первые 20 минут. Далее оболочка насыщается, при этом оболочка семян люпина оказывает большее сопротивление диффузии влаги.
Недостатком применения кавитационных установок в технологии производства ЗЦМ является подверженность забиванию кавита-ционных каналов оболочками семян и т.п. примесями [9]. В связи с этим мы предлагаем в технологию производства ЗЦМ ввести
стадию мокрого шелушения семян с дальнейшей обработкой очищенной массы в ка-витационной установке.
Так как дальнейшей операцией является мокрое шелушение обрезиненными вальцами, то необходимо было установить размерную характеристику набухших семян.
Были отобраны выборки семян сои и люпина объемом 60 вариант (семян) и производились замеры длины, ширины и толщины сухих семян с помощью электронного штангенциркуля, а также замеры массы сухих семян на электронных весах, затем данные выборки замачивались в горячей воде с начальной температурой около 80°С в течение 90 минут и снимались те же замеры.
0
0
Лоигпа! оГ УШТ^Н №3(23)-2016
119
Полученные статистические данные были обработаны с помощью программы Microsoft Office Excel. Из всей размерно-массовой характеристики семян определяющими параметрами для дальнейшего шелушения на вальцовой установке являются их толщина и ширина (рис. 2, 3).
н
3
я
ЬЙ а о
VD
S вз m S
s «
s
ф и
О
вз
H
и ф
т s
4 о
m
18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
В Я ■ I
68 Ширина семян, мм
10
Сухая соя Сухой люпин
Набухшая соя Набухший люпин
Таким образом, зазор между вальцами при шелушении семян сои и люпина должен быть различным.
Для определения механизма взаимодействия набухших семян люпина и обрезинен-ных вальцов было проведено пробное шелушение на лабораторной установке с обрези-ненными вальцами диаметром 60 мм, одинаковой частотой вращения вальцов - 50 мин-1 и коэффициентом трения набухших семян по влажным обрезиненным вальцам - 0,14.
Анализ полученных результатов показал, что при взаимодействии набухших семян с вальцами происходит выдавливание ядра из оболочки с разделением его, чаще всего, на семядоли и частичным дроблением (рис. 4). При этом обеспечивается практически 100% шелушение. Поскольку при приготовлении ЗЦМ требуется измельчение ядер семян в составе жидкой смеси, то их набухание и разделение на семядоли снижает энергоемкость дальнейшей их обработки.
н
3
,и
ЬЙ
р
о
VD
S
ВЗ
m
и н я м е с
о вз
H
с е
т
и
4 о
m
Рис. 2. Теоретические кривые распределения ширины сухих и набухших семян сои и люпина
18
16 14 12 10 8 6 4 2
3 4 5 6 7
Толщина семян, мм
Сухая соя —Набухшая соя
Сухой люпин
Набухший люпин
Рис. 3. Теоретические кривые распределения толщины сухих и набухших семян сои и люпина
Анализ рис. 2 и 3 показывает, что ширина и толщина сухих семян сои и люпина близка и разница составляет в среднем 0,2-0,3 мм. Однако после замачивания разница резко-возрастает. Если у семян сои увеличение линейных размеров составляет в среднем около 0,3 мм, то у семян люпина - от 1,0 до 1,5 мм.
Рис. 4. Вид шелушенных семян люпина
Дальнейшие исследования направлены на определение оптимальных конструктивно-режимных параметров вальцового шелуши-теля и отработку технологии разделения продуктов шелушения.
Выводы. В результате исследования установлено, что технология мокрого шелушения должна предусматривать замачивание семян сои и люпина в 3,5% растворе хлористого натрия с начальной температурой 80°С в течение 90 минут и последующее шелушение на вальцовом шелушителе с обрезинен-ными вальцами, вращающимися с одинаковой скоростью.
4
0
8
Литература:
1. Купреенко А.И., Кондрашова О.Н. К вопросу отделения оболочки семян сои и люпина // Сб. науч. тр. БГСХА. Брянск, 2015. С. 139-144.
2. Купреенко А.И., Кондрашова О.Н. Совершенствование технологии отделения оболочки семян сои и люпина // Вестник ВНИИМЖ. 2015. № 4. С. 80-83.
3. Повышение эффективности использования кормов на основе кавитационных установок / Купреенко А.И. и др. // Сб. тр. ВНИИМЖ. 2007. Т. 17, ч. 1. С. 209-211.
4. Приготовление жидких кормов с использованием кавитационных установок / Купреенко А.И. и др. // Сб. науч. тр. БГСХА. Брянск, 2008. С. 11-15.
5. Купреенко А.И., Исаев Х.М., Исаханян А.В. К обоснованию конструктивных параметров кавитационной установки для приготовления жидких кормов // Сб. науч. тр. БГСХА. Брянск, 2009. С. 58-63.
6. Купреенко А.И., Маловастый К.С. Повышение питательности жидких кормов путем обработки в кавитационных установках // Актуальные проблемы биологии в животноводстве. Боровск, 2010. С. 52-53.
7. Технологические требования к новым техническим средствам в животноводстве / Иванов Ю.А. и др. М., 2010.
8. Иванов Ю.А. Новые технологии в животноводстве // Техника и оборудование для села. 2010. № 1. С. 36.
9. Купреенко А.И., Кондрашова О.Н. Перспективные технологии производства заменителя цельного молока // Вестник Брянской ГСХА. 2014. № 3. С. 20-24.
Literatura:
1. Kupreenko A.I., Kondrashova O.N. K voprosu otdele-niya obolochki semyan soi i lyupina // Sb. nauch. tr. BGSKHA. Bryansk, 2015. S. 139-144.
2. Kupreenko A.I., Kondrashova O.N. Sovershenstvova-nie tekhnologii otdeleniya obolochki semyan soi i lyupina // Vestnik VNIIMZH. 2015. № 4. S. 80-83.
3. Povyshenie ehffektivnosti ispol'zovaniya kormov na osnove kavitacionnyh ustanovok / Kupreenko A.I. i dr. // Sb. tr. VNIIMZH. 2007. T. 17, ch. 1. S. 209-211.
4. Prigotovlenie zhidkih kormov s ispol'zovaniem kavita-cionnyh ustanovok / Kupreenko A.I. i dr. // Sb. nauch. tr. BGSKHA. Bryansk, 2008. S. 11-15.
5. Kupreenko A.I., Isaev H.M., Isahanyan A. V. K obosno-vaniyu konstruktivnyh parametrov kavitacionnoj ustanov-ki dlya prigotovleniya zhidkih kormov // Sb. nauch. tr. BGSKHA. Bryansk, 2009. S. 58-63.
6. Kupreenko A.I., Malovastyj K.S. Povyshenie pitatel'no-sti zhidkih kormov putem obrabotki v kavitacionnyh usta-novkah // Aktual'nye problemy biologii v zhivotnovod-stve. Borovsk, 2010. S. 52-53.
7. Tekhnologicheskie trebovaniya k novym tekhniches-kim sredstvam v zhivotnovodstve / Ivanov YU.A. i dr. M., 2010.
8. Ivanov YU.A. Novye tekhnologii v zhivotnovodstve // Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2010. № 1. S. 36.
9. Kupreenko A.I., Kondrashova O.N. Perspektivnye tekhnologii proizvodstva zamenitelya cel'nogo moloka // Vestnik Bryanskoj GSKHA. 2014. № 3. S. 20-24.
THE SOYBEAN AND LUPINE SEEDS' WET PEELING TECHNOLOGY A.I. Kupreenko, doctor of technical sciences, professor
0.N. Kondrashova, post-graduated student
1.G. Sviridov, post-graduated student FGBOY VO Bryansk GAU
Abstract. The whole milk substitute productivity increasing based on soybeans and lupine high protein-rich seeds is constrained by time-consuming and complexity of dry separation of their shells containing antinutritional substances. To separate the soybean and lupine seed coats the wet peeling technology is proposed. The soybean and lupine seeds swelling process at soaking is investigated. As a result, the whole soybean seeds mass had increased in 85%, the kernels mass in 108%, the shell mass in 300%, while the whole lupine seeds mass increased in 82,5%, the kernels mass in 129%, the shell mass in - in 244%. The most intensive the swelling process occurs in the first 20 minutes. At the seed size-mass characteristics study it was set, that the soybean and lupine dry seeds width and the thickness are closed and the difference is in average 0,2-0,3 mm. After soaking the soybean seeds linear dimensions increase is in average about 0,3 mm, lupine seeds - from 1,0 to 1,5 mm. Testing peeling on laboratory installation with rubber rollers had showed that when the swollen seeds with squeezing rollers were interacted the kernel from the shell are spitted, mostly in cotyledons and at partial fractions-oriented. This ensures almost 100% of peeling. Thus, the wet peeling technology should include of soybean and lupine seeds soaking on 3,5% chloride solution at 80°C initial temperature for 90 minutes and the subsequent peeling on the roller with rubber rollers, rotating with the same speed.
Keywords: whole milk substitute, soybean and lupine seeds, shell separation, seed soaking, peeling.
Journal of VNIIMZH №3(23)-2016
121
