Влияние ИК-обработки зерна пшеницы и ржи на параметры процесса его измельчения Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

664.71

ВЛИЯНИЕ ИК-ОБРАБОТКИЗЕРНА ПШЕНИЦЫ И РЖИ НА ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА ЕГО ИЗМЕЛЬ ЧЕНИЯ

л.н. крикунова, т.в. андриенко, в.я. черных, В настоящей работе исследован процесс помола

АВ- ЛЕБЕДЕВ двух видов зерна, перерабатываемого в спиртовой от-

Московский государственный университет пищевых производств расли, — пшеницы И ржи, прошедших предваритель-

Одним из способов целенаправленного изменения технологических свойств зерна, в том числе его структурно-механических характеристик, обусловливающих протекание процесса измельчения, является инфракрасная (ИК) обработка зерна.

Метод ИК-обработки сырья или полуфабрикатов находит все большее применение в различных отраслях пищевой промышленности. В настоящее время его используют при реализации таких технологических операций, как сушка или выпечка различных видов хлебобулочных изделий.

Под ИК-излучением принято понимать невидимую глазом область излучения, примыкающую к красному спектру видимого светового излучения, с длиной электромагнитных волн 0,76-5,3 мкм [1]. Инфракрасные лучи отличаются от других электромагнитных колебаний частотой, длиной и скоростью распространения волн. Источник ИК-излучения создает электромагнитное поле, служащее носителем энергии: тепловая энергия передается с помощью этого поля и поглощается предметами окружающей среды, т. е. атомами облучаемого вещества [2]. Особенностью передачи тепла материалам, нагреваемым инфракрасным излучением, по сравнению с конвективной передачей, является возможность создания во много раз большей плотности теплового потока Это позволяет достичь значительно больших скоростей прогрева материала [1, 3]. Используя быстрый нагрев до высоких температур, можно изменять технологические свойства и структурно-механические характеристики сырья, т. е. управлять показателями его текстуры.

мф,

Рис. 1

ную стадию ИК-нагрева и дополнительную стадию шелушения. Отметим, что из зерна ржи трудно получить равномерный мелкий помол с определенной степенью выравненности размера частиц при фиксированных энергозатратах.

Измельчение зерна контролировали с использованием приставки-твердомера к фаринографу, при этом показателем твердозерности пшеницы и ржи служил индекс прочности [4]. Также определяли количество энергии, затрачиваемой на протекание процесса измельчения.

Установили, что с увеличением исходной влажности Ж пшеницы от 12 до 18% существенно возрастает время ее измельчения t с 13 до 25 с. Значение максимального крутящего момента Мкр при этом изменяется с 6,8 до 7,6 Н • м.

На рис. 1 и 2 соответственно приведены кривые измельчения исходных проб пшеницы и ржи с разной влажностью (кривые 1, 2, 3, 4 - 12, 14, 16 и 18% соответственно).

При изменении Ж зерна ржи с 12 до 16% время измельчения ее возрастает незначительно - с 16 до 19 с. Величина Мкр на приводе вальцов составила 7,0-7,4 Н • м. Рожь с Ж18% измельчить не удалось. Изменение экспериментальной кривой, отражающей измельчение зерна с Ж 18%, существенно отличается от кривых дробления зерна ржи с Ж 12-16% и измельчения аналогичных по влажности проб пшеницы. Зерно с Ж 18% теряет хрупкость и становится очень пластичным, оставаясь при этом в рифлях вальцов, и за счет трения этой пластичной массы величина Мкр не падает

М*. 1_________1________1_________1________1________1

3 /

а л,,; у А' I* \ / М/М \ а " V л/ /

V \ Ч » ч

Л ,2

1 '

I 1 \

[ " \ 1 V

4 \ \ \

о 5 10 15 20 с

Рис. 2

до нуля, как это происходит при измельчении зерна с Ж < 18%, а находится на уровне 2,0 Н • м.

Экспериментальные данные по измельчению мик-ронизированного зерна пшеницы и ржи показали, что ход кривых дробления зависит от вида перерабатываемого сырья, его исходной влажности и температуры ИК-нагрева.

Данные о влиянии температуры зерна, обусловленной его ИК-обработкой, на изменение количества механической энергии Ев, затраченной при измельчении зерна пшеницы и ржи с разной влажностью, представ -лены в табл. 1.

Таблица 1

Температура Еиз, усл. ед., при Ж зерна, %

ИК-нагрева, С° 12 14 16 18

Без ИК-обработки 72,5/86,5 77,4/94,5 88,7/101,5 106,3/-

110 58,2/71,5 64,0/73,0 64,3/81,2 62,5/97,7

120 57,8/61,0 47,5/72,8 64,1/79,7 62,1/89,8

130 52,3/61,8 60,3/75,3 50,2/79,2 59,7/86,8

140 48,0/57,7 50,5/71,2 57,0/76,7 50,0/83,0

150 36,5/53,0 39,7/66,7 47,4/72,0 50,5/78,5

величины Мкр на приводе рабочих органов измельчителя (рис. 2).

Данные о влиянии Ж на количество механической энергии, затраченной при измельчении пшеницы и ржи, подвергшихся ИК-обработке до и после шелушения, приведены в табл. 2.

Таблица 2

Ж, %

Е„з, усл. ед.

До шелушения

После шелушения

12

14

16

18

57,8/61,0

47,5/72,8

64,1/79,7

62,1/89,8

55,1/59,2

43,7/63,7

61,0/66,2

57,9/75,7

Примечание: числитель - пшеница, знаменатель - рожь.

Повышение исходной влажности зерна пшеницы с 12 до 18% приводит к возрастанию энергетических затрат при его измельчении почти в 1,5 раза. Рассчитать работу на измельчение зерна ржи с Ж 18% не представляется возможным. По сравнению с измельчением пшеницы Еиз ржи возрастает в среднем в 1,2 раза.

Эффективность способа ИК-обработки для измельчения пшеницы, оцененная по сравнению с образцами исходного зерна по показателю Еиз, в целом более существенна при использовании зерна с Ж 14-18%, чем у проб с Ж 12%. Режим микронизации при обработке ржи изменяет показатель Еиз несущественно.

На выбор оптимальной температуры ИК-нагрева зерна по показателю Еиз для пшеницы существенное влияние оказывает Ж. Пробы пшеницы, обработанные при 150° С, из рассмотрения исключаются ввиду несоответствия по условной крахмалистости. Так, для зерна с Ж 12 и 18% оптимальная темепература составляет 140°С, для зерна с Ж 14 и 16% - 120 и 130°С соответственно. Выбранные режимы ИК-обработки пшеницы позволяют снизить энергозатраты на проведение процесса измельчения зерна на 40-50% по сравнению с измельчением исходных проб пшеницы.

Установили оптимальную интенсивность ИК-обработки зерна ржи: при Ж 12, 14, 16 и 18% температура нагрева зерна составляет 140, 110-140, 110-120 и 120°С соответственно. В целом ИК-обработка ржи позволяет снизить энергозатраты на процесс измельчения зерна на 20-30% по сравнению с измельчением исходных проб. Это связано с особенностями строения анатомических частей ржи, в частности, значительным содержанием в данной культуре растворимых форм гемицеллюлоз, представленных гумми-веществами и слизями. Особенно сильно данные соединения изменяют реологические свойства зерновки в зависимости от ее влажности, что проявляется на характере изменения

Примечание: числитель - пшеница, знаменатель - рожь.

Установлено, что шелушение зерна пшеницы и ржи незначительно влияет на Еиз, снижая этот показатель на 2,95-15,7% в зависимости от влажности. С увеличением Ж зерна ржи с 12 до 18% количество энергии, затраченной на его измельчение до и после шелушения, возрастает на 32 и 21,3% соответственно. При измельчении зерна пшеницы изменение количества энергии носило нелинейный характер.

Независимо от влажности зерна, подвергшегося шелушению, проход через сито с размером ячеек 1,0 мм после измельчения увеличивается по сравнению с исходными образцами. Так, у образцов зерна ржи и пшеницы данный показатель возрастает на 14,3-38,4 и 3,8-8,9% в зависимости от их влажности.

Данные о влиянии влажности зерна на крупность помола, оцениваемую по проходу через сито с размерами ячеек 1,0 мм, при измельчении пшеницы и ржи,

подвергшихся ИК-обработке до и представлены в табл. 3. после шелушения,

Таблица 3

Образец зерна Проход через сито й 1,0 мм, %, при Ж, %

12 14 16 18

До шелушения 84,5/80,6 94,0/79,6 87,3/66,9 93,3/57,8

После шелушения 92,5/94,1 99,6/95,0 95,9/95,5 97,0/93,8

Примечание: числитель - пшеница, знаменатель - рожь.

Таким образом, обоснован выбор способа подго -товки зернового сырья, обеспечивающей целенаправленное изменение структурно-механических свойств зерна перед процессом измельчения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Крикунова Л.Н. ИК-обработка зерна - перспективный способ повышения микробиологической чистоты сырья // Произвол -ство спирта и ликероводочных изделий. - 2006. - № 3. - С. 31-34.

2. Гинзбург А.С. Инфракрасная техника в пищевой про -мышленности. - М., 1966. - 407 с.

3. Красников В .В., Ильясов С.Г. Физические основы инфракрасного облучения пищевых продуктов. - М.: Пищевая пром-сть, 1978. - 360 с.

4. Белоусова Е.М. Твердозерность сортов пшеницы // Се -лекция и семеноводство. - 1986. - № 2. - С. 31-33.

Кафедра технологий хлебопекарного и макаронного производств

Поступила 07.06.07 г.