Структурно механические свойства зерна

Обновлено: 15.09.2024

2.1 Факторы, влияющие на эффективность процесса измельчения
На эффективность измельчения зерновых продуктов оказывают влияние вид помола, технологические свойства зерна, кинематические и геометрические параметры измельчающих машин, нагрузочные условия.
2.1.1 Вид помола

Структура процесса зависит от вида помола и определяет число систем измельчения зерновых продуктов при различных помолах. Для простых помолов необходимо применять меншее число систем измельчения, чем для сложных помолов. Для различных видов помолов применяют определенные режимы систем процесса измельчения. Под режимом системы измельчения понимают выход извлекаемых продуктов, характерных для данной системы.

Режим системы, при котором извлекают максимально возможное количество измельченных продуктов, называют низким, а минимальное количество – высоким. Для простых помолов характерен низкий режим при минимальном числе систем, а для сложных сортовых помолов – высокий режим при максимальном числе систем измельчения.
2.1.2 Технологические свойства зерна

Наибольшее значение имеют структурно-механические свойства: прочность, твердость, пластичность, размолоспособность. По структурно-механическим свойствам зерна различают твердо-зерные и мягкозерные сорта пшеницы. Для твердозерных сортов пшницы характерен высокий выход промежуточных продуктов в виде крупок и крупитчатая мука, а для мягкозерных сортов – низкий выход крупок и мягкая мука.

Поскольку непосредственное определение микроструктуры зерна связано с определенными трудностями, о прочностных и деформативных свойствах зерна приближенно судят по таким показателям, как стекловидность, влажность, размолоспособность и др.

Стекловидность, характеризующая консистенцию эндосперма, определяет поведение зерна в процессе его измельчения. При измельчении пшеницы с мучнистой и стекловидной консистенцией эндосперма наблюдается их различная сопротивляемость разрушению.

Взаимосвязь консистенции эндосперма зерна (стекловидности) с его структурно-механическими сойствами иллюстрируется данными, приведенными в таблице 1. Наиболее высокой прочностью обладает высокостекловидная пшеница. Для нее характерны большие, чем для низкостекловидной, энергетические затраты при измельчении.

1. Прочность зерна в зависимости от его стекловидности

(по С. Хусиду)

Район произрастания	Стекловидность,%	Влажность, %	Расход электроэнергии на измельчение зерна, кДж/кг	Расход электроэнергии на вновь образованную поверхность, Дж/см 2	Прочность зерна, кН/м 2
Гордеиформе 423, Саратовская область	94	11,3	11,6	0,250	255
Гостаниум 237, Молдавская ССР	81	10,9	6,4	0,189	193
Украинка, Николаевская область	70	11,3	9,2	0,150	153
Мильтурум 553, Алтайский край	60	11,0	6,7	0,150	153
Гостаниум 237, Николаевская область	46	11,4	9,9	0,140	143
Мильтурум 553, Омская область	36	11,3	9,2	0,110	112

Влажность зерна оказывает большое влияние на его структурно-механические свойства, а значит, на эффективность измельчения. Установлено, что с повышением влажности зерна возрастает его сопротивляемость разрушению, повышается удельный расход энергии на единицу вновь образованной поверхности и снижается микротвердость. Это явление объясняется увеличением пластичности зерна. Особенно заметно пластические деформации возрастают в оболочках, которые оказывают значительное сопротивление разрушению. Поэтому при измельчении увлажненного зерна требуется затратить больше энергии, чем при измельчении сухого зерна (табл. 2).

При повышении влажности зерна от 14 до 18% изменяются его технологические свойства, снижается выход

2. Изменение прочности зерна при его различной влажности

При этом наибольшее снижение выхода наблюдается по крупной крупке, выход других фракций (средняя, мелкая крупки, дунст и мука) остается практически постоянным, уменшается зольность всех продуктов процесса крупообразования, повышается удельный расход энергии на измельчение зерна. Это объясняется возрастанием пластичности зерна и особенно оболочек, увеличением количества в нем микротрещин.

Снижается зольность муки 70% -ного выхода, улучшается ее цвет. Уменьшается сахаро- и газообразующая способность. Это можно объяснить снижением степени измельчения крахмальных зерен, у которых при

увлажненииповышается упругость и пластичность и поэтому они оказывают большее сопротивление при разрушении. Возрастает объемный выход хлеба и улучшается его качество.
2.1.3 Кинематические и геометрические параметры измельчающих машин

К кинематическим параметрам относят: величину окружной скорости быстровращающегося вальца υБ ; величину окружной скорости медленновращающегося вальца υМ ; отночение окружных скоростей вальцов

К = υБ/ υМ ; геометрические параметры: величину межвальцового зазора b; характер рабочей поверхности вальцов – нарезные (рифленые) или микрошероховатые; характеристику поверхности рифленых вальцов; число рифлей на единицу длины окружности вальца R; уклон рифлей У; профиль рифлей; взаимное расположение рифлей парноработающих вальцов; диаметр вальцов D; длину вальцов L.

Зольность суммарного извлечения

0,89

2.1.3.1 Окружные скорости вальцов

Они влияют на скорость приложения усилий от вальцов к измельчаемому продукту (скорость деформирования), а также на скорость обработки (измельчения) продуктов, находящихся в рабочей зоне вальцов. Для избирательного измельчения приходится изменять его условия. В этом случае большое значение имеет скорость деформирования.

Важен также выбор скорости движения частиц продукта в рабочей зоне вальцов, под которой понимается скорость перемещения ее центра тяжести. Она определяется скоростью υ_Б и υ_М , а также величиной усилий, передаваемых на измельчаемый продукт со стороны вальцо. Силовое нагружение частиц продукта в различных точках зоны воздействия изменяется, поэтому скорость движения частиц в рабочей зоне вальцов также непостоянная. Скорость частиц продукта, примыкающих к поверхности медленновращающегося вальца. Частицы продукта приобретают скорость в рабочей зоне в зависимости от воздействия усилий обоих вальцов. Это положение согласуется с зависимостью для средней скорости частиц продукта:

где α – угол захвата частицы продукта.
Из формулы (4) можно установить что по мере движения частицы продукта от выходного зазора к выходному угол α для данной частицы уменьшается, а средняя скорость ее возрастает.

В таблице 4 представлены примерные результаты влияния окружной скорости быстровращающегося вальца на эффективность измельчения зерновых продуктов по различным этапам технологического процесса. Помолы проведены при окружной скорости быстровращающегося вальца

4. Влияние окружной скорости быстровращающегося вальца на эффективность измельчения по различным этапам технологического процесса

Окружная скорость быстровращающегося вальца, м/с

Крупообразование продуктов первого качества (I…III др. с.)

Удельный расход электроэнергии, кДж/кг муки.

Извлечение муки, %

4, 6, 8, 10 м/с и неизменных других параметрах вальцов. Перерабатывали рядовую пщеницу ІV типа стекловидностью 58 %, влажностью на І др. с. 16,4%. Из таблицы видно, что увеличение окружных скоростей вальцов способствует повышению степени измельчения зерновых продуктов на всех этапах технологического процесса. При этом зольность промежуточных продуктов и муки возрастает, удельный расход энергии, отнесенный к извлекаемым продуктам, повышается. Особенно заметное ухудшение качества муки отмечается на системах, обрабатывающих продукты второго качества и вымола. При этом интенсивно измельчаются не только частицы эндосперма, но и поверхностные слои зерна, которые и попадают в извлекаемые продукты, ухудшая их качество.

Возрастание удельного расхода энергии при высоких окружных скоростях вальцов связано со значительными энергозатратами на измельчение периферических частей зерна – алейронового слоя и оболочек, а также с увеличением тепловых потерь в результате повышения температуры измельчаемых продуктов.
2.1.3.2 Отношение окружных скоростей вальцов

Этот параметр обеспечивает соотношение сдвигающих и сжимающих усилий в рабочей зоне вальцов для создания наиболее эффективной деформации зерна – сдвиг (среза). С увеличением отношения окружных скоростей вальцов (К) возрастают усилия сдвига. При этом сжимающие усилия также повышаются, так как снижается средняя скорость движения частиц продукта в рабочей зоне и уменьшается скорость медленновращающегося вальца υ_М при постоянной нагрузке. С увеличением окружных скоростей вальцов (К) растут также скорость сдвигающих усилий в рабочей зоне и число воздействий рифлей на продукт в результате снижения средней скорости движения частиц прдукта при постоянной скорости υ_в . увеличение скорости сдвигающих усилий с повышением К наблюдается при определенных условиях до К = 2,0…2,5, после которого скорость сдвигающих усилий изменяется незначительно. Кроме того, растет число воздействий рифлей на продукт, что и обусловливает повышение степени измельчения зерновых продуктов. При этом качество продуктов, содержащих значительное количество оболочек, ухудшается, что указывает на их более интенсивное измельчение.

Однако при определенных условиях увеличение К может привести к снижению степени измельчения, особенно на размольных системах с микрошероховатыми или износившимися рифлеными вальцами, имебщими высокую плотность нарезки. Это объясняется ростом пластических деформаций в поверхностном слое при больших давлениях и повышение температуры продукта.
2.1.3.3 Величина межвальцового зазора

При сортовом помоле пшеницы с использованием вальцовых станков величина межвальцового зазора изменяется от 1,5 до 0,03 мм и является единственным оперативно-регулируемым параметром, влияющим на эффективность измельчения зерновых продуктов. Учитывая избирательный характер измельчения с постепенным уменьшением размеров измельчаемых частиц, величину межвальцового зазора устанавливают в соответствии с крупностью измельчаемых продуктов и требуемым режимом данной системы.

Регулируя межвальцовый зазор, можно изменить усилия сжатия продукта в рабочей зоне вальцов. Это повлияет на величину сдвигающихся усилий и соотношение сдвигающих и сжимающих усилий, т. е. изменит силовое нагружение частиц измельчаемого продукта в рабочей зоне вальцов. При уменьшении межвальцового зазора силовое нагружение частиц продукта возрастает и степень измельчения увеличивается. Для описания этого процесса А. В. Панченко предложил зависимость для нахождения общего извлечения продуктов И :

И = me - nb (5)

В драном процессе применяют только рифленые вальцы, плотность нарезки рифлей изменяется от 3,5 до 8 рифлей на 1 см окружности вальца и зависит от крупности частиц измельчаемого продукта. На системах шлифовочного и размольного процессов также применяют рифленые вальцы с плотностью нарезки от 9 до 11 рифлей на 1 см, но возможно устанавливать и микрошероховатые вальцы.

Состояние рабочей поверхности микрошероховатых вальцов определяется ее шероховатостью, которая представляет собой совокупность микронеровностей с относительно малыми шагами и характеризует контактную жесткость поверхностей парноработающих вальцов. Шероховатость поверхности оценивают по неровностям профиля, получаемого путем сечения поверхности плоскостью (чаще в нормальном сечении). Шероховатность обычно рассматривают в пределах ограниченного участка, длина которого называется базовой длиной. Базой для отсчета отклонений профиля служит средняя линия профиля, которую проводят так, чтобы в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение измеряемого профиля до этой линии было бы минимальным. Применяют ряд параметров для оценки шероховатости различных поверхностей: среднее арифметическое отклонение профиля R_a, высота неровностей профиля по десяти точкам R_t, наибольшая высота неровностей профиля R_max, средний шаг неровностей профиля S_m и др.

Приближенную оценку шероховатости микрошероховатых вальцов можно проводить по одному параметру R_z, который для данного случая, когда номинальный профиль поверхности вальца – прямая, представляет собой среднее расстояние между находящимися в пределах базовой длины высшими точками пяти наиболее высоких выступов и низшими точками пяти наиболее глубоких впадин.

Шероховатость вальцов неоднородна и составляет в среднем R_z = 6…12 мкм. Параметр шероховатости R_z определяют по увеличенному изображению профиля или записанной профилограмме сечения на профилографе.

Повышение плотности рифлей с 3,5 до 8 приводит к увеличению общего извлечения на драных системах в результате большего выхода мелкой крупки и дунстов, выход крупной крупки при этом несколько снижается. Зольность продуктов общего извлечения возрастает на 0,10…0,15%. Это объясняется повышением скорости деформирования, так как увеличивается число воздействий рифлей на продукт при повышении их плотности. Удельный расход энергии на всех этапах измельчения промежуточных продуктов с повышением плотности нарезки рифлей увеличивается.

Сравнивая эффективность рифленых и микрошероховатых вальцов при шлифовании крупной крупки и размоле промежуточных продуктов, следует отметить, что эффективность микрошероховатых вальцов по количественным показателям значительно ниже рифленых. Однако качество извлекаемых крупок и муки повышается, а удельный расход энергии резко возрастает и особенно на вымалывающих системах в результате низкого извлечения муки. Это можно объяснить изменением условий силового нагружения продукта в рабочей зоне микрошероховатых вальцов, особенность которого заключается в высоком давлении в рабочей зоне, повышении температуры продукта, что приводит к появлению пластических деформаций. К тому же на микрошероховатых вальцах практически отсутствует деформация среза, так как нет рифлей, а основными видами деформации остаются сдвиг и сжатие, поэтому разрушение зерновых продуктов на этих вальцах происходит при высоком удельном расходе электроэнергии.
2.1.3.5 Уклон рифлей

Для обеспечения плавной работы вальцов применяют нарезку рифлей под некоторым углом к образующей цилиндра вальца, что особенно важно при относительно небольших окружных скоростях вальцов (3…4 м/с). Кроме того, уклон рифлей влияет и на эффективность измельчения. Увеличение уклона рифлей до 8 % вызывает заметное уменьшение общего выхода промежуточных продуктов в драном процессе и улучшение их качества. При дальнейшем увеличении уклона рифлей до 20 % наблюдается значительное снижение общего выхода промежуточных продуктов в драном процессе, снижается также выход крупной крупки. Снижение степени измельчения частиц продукта в рабочей зоне вальцов при увеличении уклона рифлей объясняется уменьшением сдвигающих усилий, которые воздействуют под углом к направлению движения продукта в рабочей зоне, а также скольжением частиц продукта в продольном направлении вальцов, что снижает напряжение в массе измельчаемого продукта, возникающее в результате его силового нагружения.
2.1.3.6 Взаимное расположение рифлей вальцов

Диаметр и длина вальцов, как геометрические параметры, неразывно связаны, и эта взаимосвязь диктуется обеспечением необходимой жесткостью вальцов, т. е. минимально допустимым их прогибом во время работы.

Диаметр вальцов существенно влияет на условия силового нагружения частиц измельчаемого продукта в рабочей зоне, поскольку геометрические размеры зоны деформирования зависят от его величины (рис. 6). Зона

деформирования характеризуется входным и выходным межвальцовыми зазорами (

Прочность зерна в зависимости от его консистенции. Изучение элементов рабочего процесса в вальцевом станке показало, что виды деформации и разрушения во многом зависят не только от культуры зерна, но и от типа, сорта и района его произрастания. Это объясняется свойствами, присущими зерну данного типа, сорта и района произрастания.
При измельчении наблюдаются два вида разрушения зерновок — хрупкое и вязкое.
На рис. 28 изображены фаза первичного разрушения зерновки пшеницы Мелянопус 69 Саратовской области со стекловидностью 100% и зерновки пшеницы Мильтурум Омской области со стекловидностью 36%. Зерно пшеницы обоих сортов измельчалось при одинаковых кинематических и геометрических параметрах; влажность его составляла 15% и продолжительность отволаживания — 24 часа. Вследствие различных структурных свойств пшеницы деформирование и разрушение зерновок протекали по-разному.

На основе рассмотрения данных, приведенных в табл. 11, можно придти к следующим заключениям:
1. Прочность зерна при измельчении зависит от его консистенции. При одинаковой влажности наиболее высокой прочностью отличаются твердые сорта пшеницы (235—276 кГм/м2), а наиболее низкой — пшеницы мягкие с мучнистой консистенцией: Мильтурум 553 Омской области со стекловидностью 36% (112 кГм/м2) и Лютесценс 62 Курской области со стекловидностью 14,7% (120 кГм/м2).
2. Прочность пшеницы одинаковых сортов в близлежащих районах произрастания также зависит от консистенции зерна. Так, сорт Одесская 3 Харьковской области со стекловидностью 91 % имеет более высокую прочность (209 кГм/м2), чем Одесская 3 Запорожской области со стекловидностью 52% (163 кГм/м2). Тоже установлено при сравнении показателя прочности пшеницы Гостианум,237 Молдавии и Николаевской области Украины, а также Мильтурум 553 Алтайского края и Омской области и т. п.
3. Прочность зерна зависит и от района произрастания. Так, при одинаковой влажности пшеницы Лютесценс 62 различных районов произрастания — Красноярского края со стекловидностью 75%, Саратовской области со стекловидностью 59% и Курской области со стекловидностью 14,7% — имеют примерно одинаковую прочность (131, 122 и 120 кГм/м2).
Прочность зерна в зависимости от его влажности. Величина влажности измельчаемого продукта — важнейший фактор технологии мукомольного производства. От выбора этой величины зависят основные показатели работы мельниц. Механические свойства зерна в значительной мере определяются его влажностью.
Исследованием влияния влажности на механические свойства различных материалов занимались многие отечественные ученые.
Акад. А. Ф. Иоффе доказал, что сухие кристаллы каменной соли при комнатной температуре разрушаются как хрупкие тела вследствие поверхностных трещин. При погружении соли в воду прочность ее возрастает с 0,5 до 160 кГм/м2, т. е. до величины, близкой к теоретической прочности. А. Ф. Иоффе объяснил этот результат растворением в воде поверхностного слоя кристаллов и ликвидацией дефектов указанного слоя.
Н. Н. Давиденков к М. В. Классен-Неклюдова установили, что трещины действительно уменьшают прочность кристаллов и что вода влияет на их поверхность, а не на объем.
Авторы сравнивали прочность на разрыв каменной соли в сухом состоянии, в воде при всестороннем растворении и в воде при частичном предохранении поверхности от растворения; на образец при помощи вазелина или трансформаторного масла с двух противоположных сторон наклеивали две тонкие полоски покровного стекла.
В результате исследования было выявлено, что прочность каменной соли в воде при растворении увеличилась в 8—9 раз, а при частичном предохранении поверхности оказалась равной прочности сухой соли.
П. А. Ребиндер еще в 1928 г. открыл весьма интересное явление понижения сопротивления твердых тел упругим и пластическим деформациям, а также механическому разрушению под влиянием адсорбции поверхностно-активных веществ из окружающей среды. Для объяснения этого явления член-корреспондент Академии наук России Б. В. Дерягин выдвинул гипотезу о расклинивающем действии указанных веществ и подтвердил ее экспериментально. В его лаборатории были разработаны также методы измерения расклинивающего действия.
Работами П. А. Ребиндера и его сотрудников установлено, что понизители твердости (адсорбирующиеся вещества) способствуют внешним силам, значительно уменьшая усилия, необходимые для разрушения твердого тела. Под влиянием адсорбции эффективность диспергирования повышается, так как число микрощелей, раскрывающихся в единице объема диспергируемого твердого тела, значительно возрастает. Это приводит к образованию высокодисперсного продукта, что имеет большое значение, Особенно при тонком измельчении.
Таким образом можно сформулировать две точки зрения:
— А. Ф. Иоффе, Н. Н. Давиденкова и Классен-Неклюдова, установивших, что при проникновении влаги в поверхностные слои твердого тела (каменная соль), в результате растворения в воде поверхностного слоя кристаллов и ликвидации дефектов этого слоя прочность тела увеличивается;
— П. А. Ребиндера и его сотрудников, доказавших, что поверхностно-активные вещества, способные сильно адсорбироваться, расширяют зародышевые трещины, проникают в глубь тела и резко уменьшают его прочность.
Перейдем к рассмотрению результатов проведенных нами исследований прочности зерна при измельчении его в зависимости от влажности (табл. 12).
Анализируя экспериментальные данные, мы устанавливаем, что с увеличением влажности независимо от структуры, сорта и района произрастания зерна величина прочности его при измельчении возрастает, однако степень возрастания обусловливается сортом и районом выращивания. Так, при одинаковых начальной и конечно влажностях прочность при измельчении пшеницы Гордеиформе 27 Краснодарского края и Лютесценс 1729 Красноярского края повысилась в 1,7—1,75 раза, а прочность пшеницы Гостианум 237 Молдавии и Лютесценс 62 Курской области — в 1,45—1,5 раза.
Для получения более полного представления о влиянии влажности зерна на механические свойства рассмотрим также результаты исследования основных частей зерна (оболочек и эндосперма) микромеханическими методами.

Зерно как биологический объект — чрезвычайно сложное образование. Каждая его часть и все зерно в целом несут определенную информацию о способности дать продукцию заданного выхода и качества, о технологических приемах, необходимых для получения этой продукции, о режимных параметрах, при которых необходимо вести технологию. Так, по крупности зерна судят о содержании в зерне эндосперма и о возможном выходе продукции. По стекловидности и влажности — о преобладающем виде деформации при измельчении (пластическая или хрупкая) и о способности зерна к крупообразованию. По качеству клейковины — о режимных параметрах гидротермической обработки зерна при его подготовке к помолу.

А. Физические свойства зерна.Для оценки качества зерна важное значение имеют его физические признаки: форма, линейные размеры, выравненность, масса 1000 зерен и натура, удельная масса.

Форма.Зерно твердой пшеницы имеет удлиненно-овальную форму, мягкой пшеницы – бочкообразную форму.

Линейные размеры.К ним относят длину, ширину и толщину зерна.

При переработке выполненного зерна округлой формы получают больше муки, чем при переработке зерна, имеющего удлиненную форму и заостренные края.

Выравненностьхарактеризует однородность массы зерна. По этому показателю оценивают мукомольные свойства зерна, которые определяют на наборе сит с круглыми или продолговатыми отверстиями. Чем больше в массе крупных и средних фракций (сход с сит 3,0×20 мм и 2,5×20 мм), зерно которых обладает более шаровидной формой по сравнению с мелкими фракциями, тем больше в нем эндосперма и меньше оболочек и тем больше будет выход муки.

Если содержание зерен крупной и средней фракции в зерновой партии составляет 85%, то зерно считают однородным или выравненным по крупности.

Выравненное зерно лучше очищается от примесей, так как можно более точно подобрать соответствующий размер отверстий сит для сепарирующих машин, размер и форму ячеек в триерах, скорость воздушного потока в аспирационных машинах, выбрать рабочие зазоры в измельчающих машинах.

Масса 1000 зерен(в пересчете на абсолютно сухое вещество) служит дополнительным показателем к линейным размерам, характеризующим крупность и выравненность зерна. Эти признаки очень изменчивы и зависят от сорта, почвенно-климатических условий, уровня агротехники, года урожая и др.

Натура. Это масса 1 л зерна, выраженная в граммах. На величину натуры влияют форма, характер поверхности и влажность зерна, его выравненность, характер и количество примесей.

В однородном по форме и качеству зерне чем выше натура, тем меньше содержится оболочек и больше эндосперма, следовательно, тем выше мукомольные свойства зерна.

Удельная масса зерна. Она зависит от химического состава и анатомического строения зерна. Удельная масса зерна пшеницы 1,33-1,48 г/см 3 , ржи – 1,26-1,42 г/см 3 .

Б. Химический состав.В зерне пшеницы содержатся белки, углеводы, жиры, пигменты, витамины, ферменты и различные минеральные вещества.

Белки пшеницы содержат около 20 % альбумин6а и глобулина и 80 % проламина (глиадин) и глютелина (глютенин) от веса всех белков зерна. При добавлении воды глиадин и глютенин образуют клейковину. Как видно из таблицы 4.4, белков в зерне ржи значительно меньше, чем в пшенице, и они не образуют клейковину.

Оболочки, алейроновый слой и зародыш содержат максимальное количество мине5ральных веществ: калий, магний, кальций, фосфор.

Зерно пшеницы и ржи содержит витамины В₁, В₂, и РР.

В. Мукомольные свойства зерна.Характеризуются следующими показателями:

- общим выходом муки и ее качеством;

- выходом и качеством муки высоких сортов;

- количеством извлеченных крупок и дунстов;

- степенью вымалываемости оболочек;

- расходом энергии на выработку 1 т муки.

Эти показатели напрямую зависят от свойств самого зерна – стекловидности, влажности, зольности, прочности, твердости, выравненности, объемной массы и др.

Мукомольные свойства зерна в значительной степени зависят от содержания эндосперма, количество которого в зерне пшеницы колеблется от 74 до 85%, во ржи – от 75 до 79%.

Мукомольные свойства зерна определяют опытными лабораторными помолами.

Стекловидность.Консистенция эндосперма, или его стекловидность, определяется при разрезании зерна – фаринотомом или просвечивании на диафоноскопе. Мучнистое зерно в разрезе имеет матовый оттенок, напоминающий мел, полустекловидное зерно – полупрозрачное, а стекловидное – прозрачное.

С повышением стекловидности зерна выход крупных фракций крупок возрастает. Поэтому стекловидность служит одним из показателей, определяющих мукомольные свойства зерна.

Стекловидное зерно вымалывается легче, чем мучнистое, и дает большой выход крупок. Стекловидность зерна влияет также на удельный расход электроэнергии при его измельчении.

С возрастанием стекловидности зерна продукты лучше просеиваются и частицы эндосперма эффективнее отделяются от оболочек.

Содержание эндосперма.Важный показатель, определяющий выход муки. Большое значение имеет его качественная характеристика – зольность. С повышением зольности эндосперма уменьшается выход муки высоких сортов.

Зольность зерна.Это количество золы (%), образующейся при сжигании зерна по отношению к сухому веществу сжигаемого продукта.

Зола состоит из окислов и солей калия, фосфора, натрия, кальция, магния и др. В золе содержится около 30% фосфора и 60% калия. Зольность анатомических частей зерна неодинакова: наибольшую зольность имеют оболочки с алейроновым слоем, наименьшую – эндосперм. См. таб. 4.5

Зольность, как косвенный показатель соотношения частей зерна, имеет значение для контроля степени отделения оболочек от эндосперма и оценки качества муки. Чем выше зольность муки, тем больше в ней содержится оболочек, тем темнее мука и ниже ее сорт.

Влажность зерна. Следует отличать естественную влажность зерна, с которой оно поступает на предприятие, хранится и направляется на переработку, от технологической влажности, которая создается искусственно и с которой зерно размалывают.

При производстве обойной муки размалывают зерно естественной влажности, если влажность полученной из него муки не превышает установленную стандартом – 15,0%.

При сортовом помоле в процессе гидротермической обработки зерну придают оптимальную влажность, величина которой в зависимости от определенных показателей зерна колеблется от 14,5 до 16,5% и которая предопределяет лучшие результаты его переработки. При ГТО пшеницы вода в оболочках с развитой капиллярной системой выступает как пластификатор, способствуя усилению прочности и вязкости оболочек. Проникновение воды в эндосперм снижает его прочность. При переработке сухого зерна влажностью менее 15% его оболочки легко деформируются, дробятся и, попадая вместе с частицами эндосперма в муку, резко ухудшают ее качество.

Физико-механические свойства зерна, о которых нужно знать

Объемная масса.
Сушильное оборудование, как правило, используют вместе с другими установками и машинами для послеуборочной обработки зернового урожая, а также резервными и компенсирующими зерновыми емкостями. В зерносушильных комплексах, как правило, используют емкости для влажного (буферного сырого хранения) с конусным дном. Линейки недорогих силосов для хранения зерна будут опубликованы позднее. Зерносушилки — в приоритете…

Для расчета производительности сушильного оборудования, вместимости приемных, резервных и компенсирующих емкостей необходимо знать объемную массу подлежащего обработке зернового материала, т.е. отношение массы материала к занимаемому ею объему. В литературе можно встретить различные названия этого показателя: плотность зерновой массы, натура, насыпная масса и др. Объемную массу (В) обычно выражают в килограммах или тоннах материала в 1 м 3 емкости. На величину объемной массы влияют форма, размеры и плотность отдельных зерен, а также состояние их поверхности. Если поверхность оболочки зерна шероховатая, то зерновая масса может иметь менее плотную укладку, чем при гладкой поверхности, а следовательно, и более низкую величину объемной массы. С изменением влажности зерна изменяется плотность укладки и зерновок, что оказывает влияние на объемную массу. Характер этого влияния у отдельных культур и даже сортов различен. Как правило, при снижении влажности зерна объемная масса повышается (у зерна пшеницы при снижении влажности с 30 до 15% объемная масса повышается на 12-15%). В таблице приведены данные по объемной массе предварительно очищенного зерна различных культур в диапазоне влажности материала 15-30%. Пределы колебания этого показателя обусловлены сортовыми особенностями и изменением влажности материала в указанном диапазоне. При расчете размеров емкостей для временного хранения зерна необходимо ориентироваться на данные по преобладающим культурам (наименьшую объемную массу имеют овес и подсолнечник, наибольшую — просо, клевер, горох).

Засоренность зернового вороха также оказывает существенное влияние на его объемную массу. При этом на величину объемной массы влияет не только количество примесей, но и их качественный состав. Крупные примеси могут способствовать разрыхлению зерновой массы, а мелкие — уплотнять ее (за счет заполнения межзернового пространства). Существенное значение имеют также влажность и плотность частиц примесей.

Сыпучесть.
Важнейшим свойством зерновой массы является ее сыпучесть, которая характеризуется углом естественного откоса а и углом трения о различные поверхности. С понижением влажности зерновой массы уменьшается угол ее естественного откоса, т.е. угол между основанием и образующей конуса при свободном падении зерновой массы на горизонтальную плоскость. Зависимость величины угла естественного откоса от влажности зерновой массы различных культур иллюстрируется данными таблицы …

С повышением засоренности материала и плотности его укладки возрастает угол естественного откоса. Например, сильно засоренный зерновой ворох высокой влажности, уплотненный от встряхивания в кузове автомашины, может иметь угол естественного откоса 70-80 град.

Многие операции послеуборочной обработки зернового вороха предусматривают перемещение материала по различным поверхностям: по трубам и лоткам, транспортерной ленте и т.п. В связи с этим важно знать величины углов трения зерновой массы по различным поверхностям и их зависимость от влажности материала. Диапазоны изменения углов трения зерна в интервале влажности 15-35% составляют по металлическим поверхностям 22-35 град, по транспортерной ленте — 25-40.

При монтаже транспортирующих устройств следует использовать данные по углам наклона самотечных труб и их сечениям.

* С учетом засоренности зернового вороха после предварительной очистки.

Сопротивление зернового слоя воздушному потоку.
При подборе вентиляторов для сушки и вентилирования зерна необходимо знать величину аэродинамического сопротивления зернового слоя S. Эта величина зависит от толщины зернового слоя б, скорости движения воздуха через зерновую массу V и аэродинамических свойств зерновой массы. Coпротивление зернового слоя можно определить по формуле

Читайте также: