Исследование процесса измельчения зерна тритикале

Расширение ассортимента продуктов питания за счёт использования различных сортов тритикалевой муки и крупы (и целой и номерной) является перспективным направлением для перерабатывающей и пищевой промышленности. В последнее время учёные активно изучают мукомольные, крупяные и хлебопекарные свойства различных сортов и партий зерна тритикале. Результаты исследования позволяют рекомендовать продукты переработки зерна тритикале для промышленного применения и для социально незащищённых слоев населения [1-3].

Процесс размола зерна тритикале недостаточно изучен, особенности крупообразования в драной системе практически не выявлены, соответственно, отсутствуют научно обоснованные режимы измельчения. Первоочередной задачей исследования в целях дальнейшей оптимизации процесса размола зерна является установление закономерностей формирования промежуточных продуктов, т.е. их гранулометрических характеристик, прежде всего, в драной крупообразующей системе.

В исследовании, проведённом в лаборатории «Технология и техника мукомольного производства» ФГБНУ «ВНИИЗ», были использованы пробы зерна тритикале различных сортов, выращенного в 2013 и 2014 гг. Измельчение проводили на размольно-сортирующих аппаратах РСА-4 и РСА-5. Параметры и режимы измельчения соответствовали рекомендованным Правилами организации и ведения технологического процесса на мукомольных заводах для сортовых помолов пшеницы по сокращённой технологической схеме [5].

Промежуточные продукты измельчения зерна тритикале просеивали на лабораторном рассеве У1-ЕРЛ-2, сита которого имели отверстия размером от 90 до 1500 мкм. Определённая экспериментально продолжительность просеивания составила 10 мин.
Результаты анализа гранулометрического состава продуктов размола зерна тритикале сорта Консул приведены на рис. 1.
Для выявления закономерностей распределения по размерам частиц, получаемых при измельчении на различных этапах технологического процесса, при анализе целесообразно заменить абсолютный размер относительным. Целесообразность и эффективность такого подхода обоснованы в статье [4].

Относительной размерной характеристикой служит отношение истинного (для рассматриваемого способа измерения) размера к медиане данного распределения, или отношение размера отверстий конкретного сита Xi к средневзвешенному размеру Ме, т.е. к размеру отверстий сита, проход которого составляет 50% от массы продукта: Хi/Ме. Такое преобразование зависимостей, приведённых на рис. 1, показано на рис. 2, из которого следует, что распределение по размерам частиц продуктов размола имеет общий характер и свидетельствует о единой закономерности образования новых частиц при измельчении, независимо от системы. На основании этого заключения можно вывести единое уравнение аппроксимации зависимости извлечения от относительного размера отверстий сита.
Зависимость выхода фракции (И) от относительного размера частиц можно описать, в частности, полином третьей степени:


который обеспечивает достоверность R2> 0,93. В данном случае критерий Фишера Fpac / Fтаб = 5,01/5,05.

Это уравнение аппроксимации, коэффициенты которого не имеют определённого физического смысла, носит частный характер.

Для разработки материального баланса помола наиболее важно выявить закономерности распределения по размерам продуктов размола крупочных систем драного процесса (I-III др. с). С этой целью был проведён эксперимент по измельчению зерна тритикале на I, II, III драных системах при варьировании режимов измельчения для достижения выхода фракций от 22 до 92% (рис. 3).
Анализ экспериментальных данных показал, что зависимость прохода от размера отверстий сита может быть описана показательной функцией вида

где а, b, с - эмпирические коэффициенты; х - текущий размер отверстий сита.
При обработке экспериментальных данных был использован метод линеаризации путём замены координат

С помощью метода наименьших квадратов были определены эмпирические коэффициенты и получено уравнение для расчёта выхода

Статистический анализ подтвердил достоверность такого представления гранулометрического состава (критерий Фишера F_pac / F_таб = 1,95/4,95). В качестве иллюстрации представлены результаты сопоставления экспериментальных результатов с расчётными данными (рис. 4).
На основании уравнения (3) была разработана номограмма для решения практических задач по проектированию технологических процессов размола зерна тритикале.
Каждая кривая на рис. 5 характеризует распределение частиц продуктов размола по размерам и соответствует определённому режиму измельчения, который задаётся двумя величинами - номером сита (размером отверстий) и проходом его.

Влияние стекловидности на выход и качество промежуточных продуктов изучали на трёх пробах зерна тритикале: № 1 - сорт Зимогор, стекловидность 95%; №2 -сорт Капрал, стекловидность 65%; №3 - сорт Трибун, стекловидность 40%. Режим измельчения на разных системах характеризовался следующими выходами: I др. с. - от 18 до 37%; II др. с. - от 18 до 42%; III др. с. – от 39 до 62%.
В таблице приведены результаты лабораторных исследований в виде суммарных значений выхода и зольности фракций, полученных на I-III др. с.
Анализ зольности промежуточных продуктов крупочных систем (I-III др. с.) позволил выявить следующее: усиление режима измельчения влияет, главным образом, на выход крупных фракций промежуточных продуктов; не установлено значимое влияние стекловидности на выход смеси крупной и средней крупок; выход мелких фракций (смеси мелкой крупки и дунста) сохраняется относительно стабильным, однако, с ростом извлечения (выхода) зольность данных фракций увеличивается. Лучшие результаты зафиксированы при суммарном выходе 70%, причём извлечение на I др. с. составляло 20-25%, а на III др. с. - 50%.

На базе закономерностей процесса измельчения зерна тритикале, полученных при исследовании, удалось разработать модель процесса крупообразования и соответственно рекомендовать оптимальные режимы измельчения.

Литература 
1. Витол, И.С. Биохимическая характеристика новых сортов тритикалевой муки/И.С. Витол и др. // Хлебопродукты. - 2016. - № 2. -С.42-44.
2. Кандроков, Р.Х. Влияние ГТО на выход и качество тритикалевой муки / Р.Х. Кандроков, А.А. Стариченков.Т.С. Штейнберг//Хлебопродукты. - 2015. - № 1. - С. 64-65.
3. Мелешкина, Е.П. Оценка качества зерна тритикале / Е.П. Мелешкина и др. // Хлебопродукты. - 2015. - №2. - С. 48-49.
4. Панкратов, Г.Н. Гранулометрический состав продуктов размола /Г.Н. Панкратов // Хлебопродукты. - 2015. - №5. - С. 46-49.
5. Панкратов, Г.Н. Технологические свойства новых сортов тритикалевой муки /Г.Н. Панкратов и др. //Хлебопродукты. - 2016. -№1.-С. 60-62.

 
 

---