автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.02, диссертация на тему:Влияние гидротермической обработки на эффективность измельчения зерна

ШШЛЕРСТВО нши, БЫСЩЕЙ. ШКОЛЫ И ТЗШВДЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РСФСР

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА. ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗММННИ ТШОЖОГИЧШШЙ ИНСТИТУТ ЛИЦЕВОЙ ПРСШШЕННОСУШ

На правах рукописи

КЛЕТУШИН Сергей Николаевич

УДК: 654.726.5(013.3) 664.73(043,3)

влиянии ГЩРОТйРМШЕСКОЙ. ОБРАБОТКИ 11А ЭШКТИВНОСТЬ Иа'ЛЕЛЬЧЕНИЯ ЗЕРНА

Специальность 05.18.02 - Технология зерновых, бобовых,

крупяних продуктов и комбккормоа

Автореферат

диссертации на соискашга ученой степени кандидата техническая паук

Москва - 1992

Работа выполнена в Ыосковскоы ордена Трудового Красного Знамени технологическом икституто шиевой щкйшшенноота.

НАУЧГМ РШВСЩШШ»: доктор технических наук,

профессор Г.А.Егоров

ОЗЩАШШ ОШЮНЕЙШ: засдужешьй деятель

«ауки и техника ГСОТ, доктор технических наук, профессор Е.Д.Казаков

кандидат технлчзскшс наук, доцент О.А.Суггешсза

ЩЙГШ СЕГ£Н1ВМШЯ: Всеросскйсжх)

научш-проЕявокствевьое

л

обьедсненае "Зернояродукг

Автореферат разослан "21й ялреля 1992 г.

Защвяа состоится "£Г" мая .1992 г. на заседания сиепгазшзЕровакаого Совета Д 063.51.01 Ыосковскогэ ордена Трудового Красного Знзменн техтолагсческого шшяшгута яезбвоЗ дромшсеняссти.

Просш Вас ирншиъ утасг7е в заседания спацапдазкроваввого Совета шла гфясна» стзым в двух гкзешаярах, заверенных печать» учредденнн, га ажресу: 125060, Москва, йшжашижсе и., II.

\з дассертаадей «окно озианашисься в байкзотске зшяигута.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук

Е„Б.Кобеяева

[

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

-л ¡Актуальность те;я1. Вазпымк задачами мукомольной прошшлен-

1 наста являются повышение е|йектишюстЕ переработки пшеница в хле-бопекарнуя муку, снижение энергоемкости технологического процесса, радгональноа псяолъзолание перерабатываемого зерна.

Реализации этих задач способствует повышение эффективности язмельчзкия зерна - основного процесса мукошлхного производства. Процесс измельчения веема сложен а энергоемок - в зависимости от вида выпускаемой продукция я технологической оснащенности предприятия, расход электроэнергии на измельчепле сырья составляет 40-7$ от общих затрат на технологические цели.

ЭМ'ектиЕность измельчения зерна во многом определяется его структурно-ме-ханэтескима свойствами , их направленное изменение достигается правнлыаы выбором варианта я параметров гидротермической обработки (ГТО) зерна. Известно, что основным фактором, обеспечивающим их преобразование при ГТО, является интенсивность внутреннего влагопереноса в зерне. Б последние годы установлено, что существенное повышение интенсивности внутреннего влагодероно-са в зерьэ наблюдается при использовании различным образом шети-вироватой вода. При этом наилучшие результаты получены в случае применения электрохимической ее активации.

Следовательно, применение атсктрохзлически активированной (ЭХА) вода при холодном кондиционировании - наиболее распростра-* нониом методе ГТС г °рна пшеница - создает предпосылки для решения поставленной задачи. Следует ожидать, что при этом будут наблюдаться глубокие изменения структуры ь свойств зерна, а г,остому и эффективности его изызльпегам.

Цель и задачи исследований. Целью настоящего ¡гсследованш; являлось повнаение эффективности измельчения зерна пшнлцц при

хлебопекарном помоле на основе применения элвнтрохимически активированной воды.

При этом били поставлены следующие задачи:

- исследовать влияние увлажнения зерна ЭХА водой на его структурно-механические свойства;

- исследовать влияние увлажнения зерна активированной электрохя-митескт; способом вода на эффективность его пзмояьчения;

- определить оптимальней режим увлажнения зерна ЭХА водой;

- выявить взаимосвязь эффективности измельчения зерна и его структурно-механических свойств При тидштермэтеско'й -обработке ЭХА водой;

- исследовать влияние различных вариантов гядаотерквческой обработки зпрна на эффективность его изыельчеяия;

- провести производственные испытания ийтаясйвяого -способа холодного кондиционирования пшеницы с применение® ЭХА воды.

Научная новизна. В.чявлэна роль и влияние НХА 'воды "на эффективность измельчения зерна.

Установлено эффективное воздействие электрохимически активированной воды на структурно-механические свойства зерна.

Выявлено, что при ГТО преобразования структурно-механических свойств зерна и эффективности его измельчения развиваются взаимосвязанно.

В условиях применения электрохимически 'активированной воды получены математические мод зли эффективного' процесса измачьчзния для шенихда I и 1У типов.'

Изучено влияние различных вариантов гвдротершческой обработки зерна с использованием ЭХА вода на эффективность его измельчения.

Практическая значимость. Определен рациональный режим холод-кого коцщлщонирования пшеницы I и 1У типов с использованием

электрохимически активированной води, обусловливающий наибольшую эффективность процесса измельчения зерна. Выявлена возможность сокращения длительности гас отволаживания (на 3--8 часов). Это позволяет предусмотреть экономии капитальных влояений при проектировании строительства и реконструкции мельзаводов,- за счет уменьшения бункеров для отволаживания верна.

Применение ЭХА воды на первой этапе холодного кондиционирования позволило добиться значительного снижения расхода энергии на измельчение зерна, т.е. энергоемкости технологического процесса в целом.

В производственных условиях Казанского комбината хлебопродуктов проведены испытания интенсивного способа холодного кондиционирования пшеницы с увдашением зерна ЭХА водой.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 6-ти печатных работах, в том числе в одной обзорной информации.

Объем -работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы, приложений. Работа излоаена на 178 страницах, включает 31 таблицу, 43 рисунка.

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы обобщены и систематизированы данные о ароцессе изыельче,- - его роли в технологии муки, дан анализ влияния изотермической обработки (ГГО) на технологические свойства зерна пшеницы, особенности его взаимодействия, с водой. Проанализировал опыт работы советских и зарубежных исследователей по интенглфткацни ГГО зерна пшеница как способа повышения эффективности его переработки. Наиболее эффективный методом интенсификации внутреннего влагоперекоса в зерне является кспользовшшо ЭХА

воды при ГТО, что предполагает возможность повышения ^.Мектппнос-ти измел!.чо"ия ojdh?..

2. ЭМШРИШГАШАЯ ЧАСТЬ

Исследования проводились в лабораториях кафедры "Технология переработки зерна", "Технология хлебопекарного, кондитерского и макаронного производств" МТЙШ, а также в производственных условиях Казанского комбината хлебопродуктов.

2.1. Объекты и методы исследований

В исследованиях бхга использованы образцы зерна I, Ш и 17 типов пшеницы, районированной в Ставропольском и Краснодарском краях, в Целиноградской, Кустанайской, Оренбургской и Ростовской областях. Характеристика опытных партчй зерна пшеницы представлена в таблД.

Таблица I

Характеристика опытных партий зерна

'_Тип пшеницы _

Показатели _I . Ш 1У

качества .

Шифр партии

1-Х 1-2 1-3 Ш-1 1У-1 1У-2 1У-3 1У-4 1У-5

Влажность, % ' 10,2 12,4 12,2 10,8 12,7 13,6 12,2 "12,6 12,6

Натура, г/л 769 787 778 755 768 785 823 .796 782

Масса 1000 зерен,г 33,7 34,2 34,0 32,4 33,2 35,7 40,3 41,2 38,5

Стекловвдность, % 50 62 70- 60 35 48 . 52. 57 61,

Зольность, % 1,76 1,68 1,75 1,86 1,96 1,80 1,85 1,77 1,87

Содержание сырой . • - -

клейковины, % ,28 32 30 29 25 28 27 , 25 ; 28 '

Качество клейксвшш: ' ." , ■ : ■

эластичность .по . '

ВДК-1, ед.пр, ■ . 75. .70 70 100 90 75 80 85 75

группа качества I I -1 Д Д I , В П I ' '

Технический анализ образцов зерна пшеницы проводили з соответствии с методами, предусмотренные ГОСТша. Биохимические и . хлебопекарные свойства сырья оценивали на основе методов, предусмотренных ГОСТами, а таете методами, рекомендованными в отдельных руководствах.

Прочность зерна пшеницу на сжатно определяли на приборе HardHassiesier фирмы " Kiya. SeLs<a.kusho " (Япония) и оценивали величиной разрушающего усилия и предела прочности на сжатие.

Для изучения влияния гхщротермической обработки зьрна шеш-цы обычной (QB) и электрохимически активированной (ЭХА) водой на эффективность его измельчения проводили лабораторные помолы с по-следукщта анализом качества а количества получение продуктов размола. Контрольными бит образцы зерна без увлажнения.

В лабораторных условиях для электрохимической активации обычной водопроводной воды использовали диафрагаенный электролизер. Увлажнение зерна проведала ЭХА водой при рй 10,8...11,8 в зависимости от типа текши и редокс-потенциале 9 - -550ÎI50 мВ.

Помолы образцов зерна шпешзца осуществляли на лабораторной мельничной установке фирмы Нагема и на ыельничной установке МЛУ-202 фирмы Бшер по методике ВНШЗ, а также лабораторной четы-рехвальцовой мельнице Квадрумат-Юниор Брабендера.

При двухэтапном холодном кондиционировании увлажнение зерна проводки по следующим вариантам:

1-й: на обоих этапах - увлавнеисв обычной водой;

2-й: 1-й этап - увлажнение обычной водой, 2-й этап - увлажнение ЭХА водой;

3-й: 1-й этап - увлажнение ЭХА водой, 2-й этап - увлажнение обычной водой;

4-й: на обоих этапах - увлажнение ЗХА водой.

Эффективность измельчения зерна Пшеницы оценивали по следующим показателям: степени измельчения; гранулометрическому составу продуктов измельчения; уделыюму расходу элалтроанергии; извлечению и зольности продуктов размола.

Удельную поверхность и средний размер частиц муки определяли на приборе ПСХ-4 по методике ШИШ.

Гранулометрический состав исходного зерна и полученных при размоле круподунстовых продуктов определяли по ГОСТ 13496.8-72, а такие по методу проф. А.Р.Демздоьа.

В качестве критериев для оцегши гранулометрического состава продуктов измельчения применяли средневзвешенный размер частиц ^ср.взв.' о^2 коэффициент тонкости измельчения Кр коэффициенты тонкости измельчения для мелкой фракции и для крупной фракции -К3, а также коэффициент выравненносхи частиц по крупности сС ,

При определении расхода'электроэнергии на размол навески еерпа па лабораторной мельнице Квадрумгг-Юшюр Брабендера использовали самоппиущиЁ трехфазный ваттметр перемешшго тока фэррода-цамичаской системы II 354.

Измерение расхода. электроэнергии при помоле зерна па мельничных установках Нагема и ШУ-202 фирмы Балер осуществляли трехфазным ппхегрлрущиы счетчиком флрш Ганз (ВНР) с точностью 0,5 Вт»ч.

. Оценку технологической, эффективности процесса помола проводили ш выходу и зольности продуктов первого качества, полученных при размоле зерна; общему выходу и качеству муки; по технологическому показателю К, равному отношению выхода муст к ее зольности-.

При проведении производственных испытаний для электрохимической активации воды была смонтирована установка с электроактг-ватороы вода ЭАВ-Б-65-Нв мощностью 600 л воды в час проточного типа.

2.2. Результаты исследований и их анализ

Сравнительный анализ изменения прочностных свойств зорна' при -различных режимах ГТО с применением ЭХА воды -

Из данных научно-технической литературы известно, что структурно-механические свойства зерна пшеницы определяют процесс его измельчения. Поэтому исследозали изменение прочности зерна - основного показателя его структурно-механических свойств в процессе

отволаживания при увлажнении его обычной (Ш) и электрохимически активированной (ЭХА) водой,

2.2.1. Влияний степени увлажнения зерна на изменение его прочностных свойств. Для исследования влияния степени увлажнения зерна на его прочностные свойства образцы зерна пшеницы с исходной влажностью 12,2-12,4$ увлажняли обычной или активированной водой до влажности 15, 16 и 11%. Предел прочности зерна на скатив определяли по методу, приведенному в разделе 2.1.

Анализ полученных данных показал,что между влажностью зерна и пределом прочности на сжатие существует обратная зависимость. Наиболее значительное снижение продела прочности наблюдается при увеличении влажности зерна от 15 до 1<о%. При дальнейшем увлажнении процесс несколько замедляется.

На изменение прочностных свойств зерна при увлажнении оказывает влияние тип и стекдоввдность зерна хшенивд. Яри увлажнении зерна 1У типа предел его прочности в 1,4 раза выше, чем у зерна пшеницы I типа (рис.1). Кривые предела прочности для зерна высокой стекловидности (70$) несколько выше, чем соответствующие кривые для зерна с меньшей стекловидностыо (62$).

Установлено, что наибольшее снижение предела прочности зерна наблюдается при его увлажнении ЭХА водой. Для зерна, увлажненного активированной водой до оптимальной влажности - 16$, при прочих равных условиях усилие разрушения значительно снижается - в среднем для I :. 1У и... пшеницы на 6,2%, а предел прочности на 3,4$,

2.2.2. Влияние длительности отволакивания зерна пшонивд на его прочностные свойства. Изменение предела прочности зерна в процессе отволаживания при увлажнении его обычной и активированной водой изучали на образцах зерна пшеницы I типа' стекловидностыо 6252 и 70^ и 1У типа стеяловидностзга Ъ2%, При однократное варианте

с»

I °

3

з Е »4

и о к ао

* В

■«=

<и пэ о/

ё- л

I тип стек; Г.РнУЙ

1У и п сте:

|

а

14

15 ' ¡7 Влажность

12

15

15

16 17

зерна. , %

Рис Д. Валяние степени уадаанекия зерна пшеницы, увлажненного обычной (I) и ЭХА водой(2| на его прочность.

I тип стекл.62%

17 тип стекл.52^

Е '5

0 2 ц б з ю (г м 16 в го о м « и » в й к «'ги Здительность стБолвж«4«.«ия , ч

Рис.2, Изменение прочности зерна пшеницы, увлажненного обычной . (I) и ЭХА (2) водой в процессе отволаживашга.

•увлажнения влажность зерна повышали.до оптимальной влажности,вкшэ установленной ваш - 1б£ и отволаживали в течение 20 .ч, определяя "изменение величин через кавдый час.

Графики изменения предела прочности в процессе отволакивания зерна имеет сложный вид. наЛлодшгся колебания значения прочности

I - 9 -

ззрна а зависимости от длительности процесса (рис.2). Если проанализировать характер полученных кривых, то в случае ЭХА воды паблздаотся тенденция постепенного снижения предела прочности зерна, в то время как при обычной воде прочность колеблется около некоторой величины.

Появление экстремумов на графиках обусловлено слояным характером развития в зерне при отволакивании различных фкзико-, коллоидно- и биохимических процессов.

Анализируя полученные кривые, установлено наличие глубокого шницуиа (т.е. минимальной прочности) на графиках при увлажнении ЭХА водой зерна пшеницы I и 17 типа до влахлости равной 16?. При увлажнении зерна I типа стекловпдностп 62^ шнщум наблюдается в интервале от 5 до ? ч отволакивания, стекловидности 70% ~ 9-11 ч отволакивания; Г/ типа при 7-9 ч отволакивания. Кроме того,в случав високоотекловвдного зерна снижение прочностных свойств несколько больше - в среднел! на 10%, по сравнению с использованием обычной воды. Очевидно, это связано со сужением стекловидности зерна в процессе его отволакивания при увлажнении активированной водой, по сравнению с увлажнением обычной водой согласно данным О.А.Суаенковой.

■ Снижение предела прочности зерна при увлажнении ЭХА водой объясняется особенностями взаимодействия зерна с активированной водой, т.е. ускорением процессов внутреннего влагопереноса, более интенсивны../ развитием в зерне процессов трещинообразовгшия и разрыхлении.

Влияние увлажнения зерна ЭХА, и обычной водой на эАрективность его измельчения

Проведенными исследованиями было установлено, что применение электрохимически активированной воды на стадии ГТО зерна пшеницы приводит к изменению его струнтурчо-ыеханичоскях свойств, опроде-

ляющих процесс его измельчения» Поэтому исследовали влияние увлажнения зерна ЭХА или обычной водой на эффективность его измельчения.

Анализ эффективности процесса измельчения проводила на основе результатов помолов зерна на лабораторной мельничной установке Квадрумат-Юниор Брабендера с последухщим количественно-качественным анализом продуктов измельчения по методикам, приведенным в раздела 2.1.

Для помолов использованы образцы зерна пшеницы I типа стек-довидностью 62, 70$ и 1У типа стекловвдностьв °о2%.

2.2.3. Влияние стопою; увлажнения зерна. При исследовании влияния степени увлажнения зерна ЭХА и обычной водой на эффективность его измельчения зерно увлажняли до 15,16 и 1752, а длительность отволаживашш была постоянной (в соответствии с рекомендациями "Правил организации и ведения технологического процесса на ыальшщах").

Установлено, что увлажнение -зерна электрохимически активированной водой оказывало существенное влияние на эффективность его измельчения (рис.3).

При увлажнении зерна пшеницы ЭХА и обычной водой с увеличением влажности зерна степень его измельчения увеличивается. Необ ходамо отметить, что увеличение степени измельчения зерна происходит лишь до оптимального влагосодержашзя ( V/ = , что является характерным для всех исследуемых образцов зерна. Наибольшим значением степени измельчения характеризовались образцы .зерна, увлажненные электрохимически активированной водой.

. Так, для образцов пшеницы, увлажненных обычной водой, степень измельчения зерна увеличивается в среднем на 5,5$, а при увлажнении ЭХА водой увеличение составляет .10,3$.

и 1} 14 « <6 17

Влажность зерна , %

Рис.З. Нлияние степени ушажнзгаш зерна пшеницы I типа стекловидноетью 62%, увлажненного- обычной (I) и ЭХА (2) водой на эффективность его измельчения,

Испольоование ^ля увлажнения зерна тнешпщ активированной воды приводит к наибольшему снижению расхода электроэнергии на измельчение. Для зерна пшеницы I типа стекловидностью 70,1 удельный расход электроэнергии снизился на 3,5$ при увлажнении об!гшой водой, тогда как при использовании ЭХА воды это снижение составило 9,3?, по сравнению с контроле«.

*

С увеличением влакносги зерна установлено увеличение общего извлечения продуктов измельчения и гашпешш их средневзвешенной зольности. Наибольшее значительное изменение этих величин получено при увлажнении опытных образцов шкеющу активированной электрохимическим способом водой. Увлажнение зерна пшеницы I тика стенловидшостыо обычной водой, при сравнении с образцом этого яе зерна без увлажнения, приводило к увеличении извлечешь муки на 0,8%, а ЭХА водой - 2,0, зольность «уиа сузилась, соответственно, на 0,09 и 0Д2Й.

Установлено, что с увеличением степени увлажнения зерна изгоняется гранулометрический состав продуктов измельчения. Наибольший эффект получен при использовании активированной вода. Для исследованных образдоз пшеавды, увлажненных ЭХА водой до оптимальной влакпостк 16%, значение коэффициента выравненности частиц «с , характеризующего однородность гранулометрического состава продуктов изиельчои'я, увеличилось на 27,0^, йо сравнению с контрольным образцом. При этом увеличиение коэффициента Ззыравненности связано, а основном, с увеличением значения коэффициента тонкости измельчения крупной фракши (К3). Очевидно, это вызвано более интенсивным разрупением частиц крупной фракции, обладающих большей кассой и меньшей прочностью. Так, значение коэффициента тонкости измельче-ш;я крупной фракции возросло в среднем на 76,6%', а мелкой фракции - на 27,1%,

Таким образом, эффективность измельчения зерна зависит от степени и способа его увлажнения. ПоЕнаение эффективности измельчения зерна юиенида достигается в случав использования ЭХА вода на стадии его гвдротермической обработки при оптимальной величине прироста влаги - 3,2-3,8$ (для образцов зерна 1 иеницы I типа схекдозидностыо 62,70/» и 1У тина стекловидностьи 52%).

Ьолученсте результаты согласуются с данными ранее проведенных

шли исследований по изучению структурно-механических свойств зерна и объясняются тем, что в пределах оптимального значения влажности влага, добавленная при увлажнении, оказывает в основной разрыхляющее действие на структуру эндосперма, наиболее интенсивное в случае использования ЭХА воды. Дальнейшее увеличение влажности вызывает пластификацию эндосперма, что ухудшает эффективность процесса измельчения зерна.

2.2.4. Влияние длительности отволакивания. Для исследования длительности отвояаживания зерна пшеницы на эффективность его измельчения исследуемые образцы увлажняли до оптимального влагосо-дерганяя - 16$, установленного предыдущими исследованиями,и отво-лажиЕали в течение ЯО часов, определяя изменение исследуемых величин через каждые 2 часа.

Установлено, что графическая интерпретация изменения значений показателей эффективности измельчения зерна от длительности отволакивания имеет сложный вид. Появление экстремумов на графиках обусловлено сложный характером развития а зерне при отволакивании'различных физико-химических процессов, Однако, если проанализировать характер полученных кривых, то в случае использования ЭХА воды наблюдается тенденция повышения эффективности измельчения зерна. Так, степень измельчения ошинах образцов зерна,увлажненных активированной водой, увеличивается з среднем на 2,9£, а в случае применения нормальной вода на 1,2$,по сравнению с контролем .

При использовании ЭХА воды наблюдается такае постепенное снижение удельного расхода электроэнергии УуЭ., Анализ получении данных показал, что при размоле зерна расход еаергия цаг.мсчктаИ в области глубокого отнимут© на графике для объазмз зерла пвочлцч, обработанных электрохимически активированной водой, I типа с.'с.с-

ловвдносгыо 62$ - 6-9 ч, стекловвдностыа 70* - 8-10 ч, 17 типа -6-9 ч отволаживания. Полученные данные согласуется с областью минимально! прочности зерна, ранее исследованной нами. Снижение удельного расхода электроэнергии при увлажнении зерна ЭХА водой составляет в среднем 14,6%,по сравнению с удельным расходом энергии на помол контрольного образца.

Продукты измельчения опытных образцов зерна, увлажненных ЭХА водой, имеют высокую в^равненность гранулометрического-состава. Так, для образцов зерна 1У хила коэффициент выравненное™ <С со-. • стаоляег 1,29 (ЭХА), 1,13(Ф) "и 0,89 (контроль), т.е. гидротерш-ческая обработка зерна пшеницы способствует более равномерному распределению и однородности частиц продуктов измельчения по их составу, следовательно, улучшении их потребительских свойств.Наи-больший эффект достигается в случае использования активированной воды при оптимальной длительности отволакивания исследуемых образцов зерна пшеницы: I типа - 10 ч, U типа -'8 ч.'

Увеличение длительности отволакивания положительно влияет на общее извлечение продуктов дробления. При этом происходит перераспределение их фракционного состава в сторону увеличения мелких фракций, за счет которых и происходит рост общего извлечения.

Необходимость отволаяивания зерна до оптимальной длительности подтверждают результаты помолов. При этом переработка зерна, увлажненного ЭХА водой, обеспечивала максимальный выход цуки: в среднем больше на 1,1%, чем при использовании обычной води и на 2,0% - чем при помоле неувлахненного зерна.

Полученные результаты показали целесообразность гидротерми-.веской обработки зерна пшеницы ЭХА водой до оптимальной длительности отволаживания, для повышения эффективности его измельчения.

■» 2.2.5. Взаимосвязь эффективности измельчения зерна и его

прочностных свойств. Теоретический и практический интерес представляет изучение взаимосвязи эффективности измельчения зерна и его прочностных свойств, так как, только их комплексное изучение и взаимосвязь позволяет совершенствовать процессы кондиционирования п измельчения зерна и тем самым повысить коэффициент использования зерна, увеличить выход муки и улучшить ее качество.

Для определения взаимосвязи гффехтивности кзмзльчения зерна и его прочностных свойств нами били сопоставлены прочностные свойства зерна, увлажненного обычной и активированной водой, о показателями эффективности измельчсшя зерна: степени его измельчения I , коэффициента выравяенности частиц < , удельного расхода электроэнергии Л^?. а выхода муки ' Я« .

Установлено, что меаду величиной предела прочности зерна и расходом энергия на помол существует прямая зависимость, а медщ величиной предела прочности зерна и коэффициента вирагиешюстп частиц, степени измельчения зерна, выхода ыуки - обратная зависимость. При этом-в образцах с ЭХА водой изменение етнх показателей более значительное, на что указывают полученные в результата математической обработки экспериментальных данных зависимости. Так, для исследуемых образцов ззрна пшеницы снижение предела прочности на 10% соответствует снияению удельного расхода электроэнергии на переработку зерна на 4,8$, при увлажнении обычной водой, тогда как при использовании ЭХА йоды это сшаение составляет 12,6$. Извлечение мухи повышается на 0,25? - для обычной воды и га 0,4$ -для ЭХА воды. Наблюдается повышение степени измельчения,- соответственно на 0,3 и а коэффициента выравненкости-на 1,8и 2,6%.

Таким образом, снижение прочностных свойств зерна в результате его гидротермической,обработки ЭХА водой объясняет снижение расхода энергии на помол, повышение степени измельчения, внрав-ненности частиц и выхода муки, т.е. повышение эффективности измельчения зерна, происходящее при этой.

- хь -

Эффективность измельчения зерна птеютоы

яри различных вариантах его ицгрсторгдгческой обработки

Проведенными иаследосантал: била установлена возможность повышения эффективности измзльчекь'я зерна при проведении его гидротермической обработки активированной водой. Это было показано в проведенных наш исследованиях при однократном увлажнении ззрка. Однако, га мукомольню: заводах а основном применяет двухэтапное уамаяношго - омолаживание зерна, так как при этом обеспечивается отвисши технологическая эффективность процесса помола. Поэтому исследовали влияние дерсатшшого увлажнения - омолаживания зорка пшеницы ЭХА и обычной водой на эффективность его измельчения.

Для этого проводила помолк зерна на лабораторной установке Нагема на трех драных системах и установке МЛУ-202 фирш Бшер.

Решлн гвдротершчаской обработки вибкрачи согласно Правилам организации и ведения технологического процесса да мельнице,в соответствии с показателями качества исходного зерна. Дав исследований использовали образцы пшеницу I типа стекловидном*® 50,62 к 70$, И типа стекловвдносгаю 60? и ЗУ типа стекловидностыэ 35,48, 52,57 и 61%.

Варианты двухэтажного холодного кондиционирования приведены в разделе 2,1.

2.2.6. Гранулометрический состав'продуктов дробления зерна на трех драных системах. Устааоатеш, что. увлажнение зерно, шенв-вд ЭХА водой оказывало существзнное влияние на гранулометрический состав продуктов дробления, излученных о трах драккх систем Стабл.2).

Сопоставительный анализ вариантов дчухэтазного голодного коцдиционированля зерна показал, что при перехода от варианта I к варианту 4 яаблед&ется заметное улучшений трш^лометряческого' состава продуктов е;-о азиельченкя. Яра этом осноэное елияшь оказн-

Таблица 2

Влияние увлажнения зерна гшеницн обычной и ЭХА водой на гранулометрический состав продуктов его измельчения

Характеристика гранулометрического состапа

Образец зерня пшеницы Ва_ Срсджвзве-шсЕяай раз-ант М0Р частиц, Общий коэффициент тонкости Коэффициенты тон-косм измельчения частиц Коэффициент выравненное' тм частиц, 1 сС

1"Ш сс.взв.• ним измельчания частиц, мелкой фракции, % крупной фракции, 'V

Е- тип г? .62$ т 2 415 407 0,56 0,60 0,64 , 0,62 0,62 0,64 0,97 1,03

3 375 0,62 0,61 0,71 1,16

4 328 0,60 0,62 0,74 1,19

[ тип I 460 0,56 0,63 0,61 0,97

:т.70# 2 434 0,57 0,60 ' 0,64 1,07

3 415 0,51 0,62 0,7? 1,16

4 380 0,63 0,61 0,73 1,20

I тип I 4X5 0,57 0,61 0,63 Х,03

2 388 0,60 0,62 . 0,67 1,08

3 355 0,03 . 0,62 0,70 1,13

4 325 0,65. 0,63 ' 0,73 1,16

У тип I ' 460 0,55 0,60'. 0,61 . 1,02

т.52^ 2 442 . 0,57 0,62 0,66 1,07

3 •"422 0,60 0,66 . 0,73 1,10

4 335 ■ 0,63 0,63 . 0,73 .1,16

1 тип I - 453 0,53 • 0,60 0,62 1,03

т.61> 2 435 0,57 0,63 0,67 1,07

3 4X5 — о.60 0,63 . 0,70 1,П

4 335 0,62 0,62 0,71 1,15

чет первый этап холодного ховдщионярования. Так, при вариантах

и 4 средневзвешенный размер ХСр взв> частиц уменьшался на 1,7...35,%, общий коэффициент тонкости измельчения К^- увелнчзл-I на 12,5... 17,95?, а коэффициент выравнекноотн <С возрос на ,8...23,71. 3 результате получаем продукт болев однородный по юему составу.

Обращает на себя внимание существенное повышение коэффициент, га тонкости измельчения Kg крупной фракции и незначительное изме-. нение коэффициента тонкости измельчения Kg мелкой фракции при переходе от контрольного варианта I к г?раантац 2,3 и 4. Так, изменение значений коэффициентов тонкости измельчения Kg и К3 мелкой 'в крупной фракции дая образцов зерна I типа стекловидностьв 70^ составило, соответственно,' 3,2 и 19,7%. Это свидетельствует о более интенсивном разрушения крупной фракции, что в основном вызывает увеличение коэффициента выравненное™ частиц <£ продуктов измельчения, т.о. повышает однородность их частиц.,

Полученные результаты показали,что использование активировавши . электрохимическим методов воды при двухэтапном холодной кондиционировании зерна пшеницы существенно улучшает гранулометрический состав продуктов его измельчения, т.е. повышает потребительские .свойства,' причем наилучший эффехтддсстигается при црименении ЭХА воды на первой этапе холодного кондиционирования. •

2.2.7. Степень измельчения зерна. Изучение влияния двухэтап-його увлажнения зерна ЭХА и обычной водой на степень его' изыельче-» ния проводили по методике," приведенной в разделе 2.1.

Применение электрохимически активированной вода.при двухэтап-ноы увлакнеши - отволакивании зерна способствует повышению степени его измельчения. Основное влияние оказывал первый этап холодного кондиционирования. При двухэгапном холодном кондиционировании зерна по .вариантам 3 и 4 степень измельчения С увеличивалась в среднем,"ЬЬответственно,■на 14,3 в 25,8$, тогда как по варианту 2 " -,на по сравнекии о'коат-сольным вариантом I.

2*2t8!. Извлечение 'и зольность про.куктов первого качества .Для поучения влияния двухэтажного увлажнения зерна ЭХА и обычной водой на Кзттвше и зольность продуктов первого' качества провода-

ли дробление зерна пшеница на лабораторной установке Harem на 3-х драных системах. Оценку технологической эффективности дробления зерна осуществляли по извлечении и зольности круподунстовых продуктов первого качества, общему извлечению с 3-х драных систем, зольности и выходу муки, полученной в драном процессе.

Применение ЗХА воды для гидротеркической обработки зерна пшеница положительно влияет на извлечение и зольность продуктов первого качества.

Анализ полученных данных показал,что основное влияние оказывает первый этап холодного кондиционирования. Так, при вариантах 3 и 4 общее извлечение продуктов первого качества возросло на 1,6-2,4$, по сравнению с вариантом I, а средневзвешенная золь-кость снизилась на 0,06$. Не остается неизменным и фракционный состав продуктов дробления: относительное содержание крупной и средней крупок в извлеченных продуктах уменьшилось с 51,9$ (при увлажнении .зерна пшеницы 17 типа, сгекловидностыо 52%) до 49,2,1, а значение этого показателя для мелких фракций возросло: межой .крупки на 1,2$, дунстов на 2,8$, муки на 0,7$. -

Обращает на себя внимание заметное снижение зольности круподунстовых продуктов' при переходе от варианта I к варианту 4 гидротермической обработки, практически для всех образцов зерна.При этом зольность отрубей повивается^ что связано с характеристикой извлеченных драных крупок в лучшей вдаальваемоетно оболочек.

Бри сравнении вариантов I и 2 между собой ввдно, что извлечение муки при 2 варианте возрастает незначительно, а зольность ее существенно скитается - ка 0,05$. Следовательно, использование ЭХА воды на втором этапе холодного кондиционирования влияет глав* ным образом на зольность муки.

' При помоле зерна, низкой стекловидяостн эффект .влияния ЭХА воды снижается: изменение выхода я зольности продуктов дробления

невелики и нехарактерны, что обусловлено тем, что эффект применения ЭХА всni¡ проявляется, главны»! образом, благодаря более высокой степени разрыхления эвдоспэрма, образования в нем при отволакивании сети мщгрогрещин, а это явление наблюдается только в случае стекловидного эндосперма.

Полученные данные показывают, что применение злектрохиючес-ки активированной воды при двухэтапном варианте ГТО зорка планида, особенно на первом ее этапе, способствует повышению извлечения круподунстовых продуктов в драном процессе, сшшвнию их зольности.

2.2.9. Изменение удельного расхода электроэнергии на помол. Измерение расхода электроэнергии на помол зерна пшеницы осуществляли по методике, приведенной в разделе 2.1.

Установлено, что при переработке увлаженного активированной водой зерна расход электроэнергии снижается (рис.4). Наилучший результат достигается при варианта^ 3 и 4 доухэтапного холодного кондиционирования, т.е. при использовании ЭХА воды на первом этапе. При сравнении вариантов I и 2 ысвду собой бидно, что при варианте 2-расход электроэнергии'снижается незначительно. Так, в процессе переработки зерна на трех драных системах сокращение расхода электроэнергии при увлажнении зерна .ЭХА водой на первом этапе холодного кондиционирования составило в средней 34/S, а снижение 'расхода электроэнергии на I кг готовой продукции составляет в среднем 16:2.

Таким образом, применение активированной электрохимическим методом еодн для двухэтапного увлажнения зер:га приводит к снижению расхода энергии на помол, причем наилучший результат достигается в случав мсзольаованкя ЭХА. воды на первом этапе холодного коздпциощ1ройания.

пи.

I тшз

И тия

17 тип

т=

55

I ТИП

45

.

45

43

3 4 1

Ш тип

1У ТЕП

Рис. 4. Изменение удельного расхода- электроэнергии на помол зерна пшеницы при раатичных вариантах его увлажнения:

1 - обычная вода / обычная вода;

2 - обычная вода / ЭХА вода;

3 - ЭХА вода / обычная вода

4 - ЭХА вода / ЭХА вода.

15

ц

н

2.2.10. Извлечение и зольность муки в размольном процессе. Помолы зерна в лабораторных условиях осуществляли на мельничной установке 1Ш-202. Оценку технологической эффективности помола проводили по выходу и зольности муки, до технологическому показатели

Увлажнение■зерна пшеницы активированной электрохимическим методом вода оказывало существенное влияние на его мукомольные свойства. Пс сравнению с контрольным вариантом I, когда на обоих этапах холодного кондиционирования использовали обычную воду, при подготовке зерна к помолу по вариантам 2,3 и 4 наблюдается заметное улучшение мукомольных свойств, что связано с повышенной раз-молослособшстно драных крупок, установленное ранее проведенными исследованиями. При этом основное влияние оказывает первый этап холодного кондиционирования. Так, при вариантах 3 и 4 выход муки возрос на 0,8.. .3,92, а .средневзвешенная зольность снизилась на О,05...0,07$.

Сравнительный анализ вариантов 3 и 4 показал, что при. одинаковом общем выходе муки и ее средневзвешенной зольности несколько различались извлечение муки в драном_ и размольном процессе. При -варианте.'4 оно выае в размольном процессе, а зольность муки кете, в драном процессе картина обратная. Применение ЗХА воды, на втором этапе вызывало заметное снижение 'зольности муки и шло влияло на ее суммарное извлечение.

Полученные результаты свидетельствуют о повышении извлечения и снижении зольности размольной муки при переходе от варианте I к варианту 4 гцдротер;даческой обработки для всех образцов зерна.

2.2.11. Характеристика качества одки. Влияние ЭХА. воды на качество муки изучали на осразцах пшеницы I и 1У типов согласно методике,'приведенной в разделе 2.1.

Установлено, что увлажнение зерна ЭХА водой приводит к снижению зольности драной и размольной ¡луки, увеличению зольности отрубей и умэньпегего содержания крахмала в отрубях. Эги рэзульта-111 указывают на лучиео отделение эндосперма от шрхвуерзйшх частей зерна, увлажненного ЗХА водой, при помоле.

Использование активированной вода положительно влияет на биохимическую характеристику муки, свойства клейковлш улучшаются, что в конечном итоге вызывает повышение хлебопекарных до-' стоинств муки: повивается обьемшй выход п улучиается качество хлеба.

2.2.12. Произдодствеккся проверка результатов исслсдодашш. Производственные пепытанйя, проведенные на ¡казанском номбииато • хлебопродуктов, подтвердив! результата лабораторных исследований. Применение ЭХА вода на первом этапе холодного кондиционирования способствовало повышению эффективности использования зерна: общий среднесуточный выход увеличился на 1,56/5, в основном ва счрл муки высоких сортов.

Применение способа электрохимической активации воды не требует переделки технологической схема и не связано со сложным монтажом нетипичного для мельзавода оборудования.

По результатам исследования разработаны технологическая схема подготовительного отделения мельзавода и проект технологичес-. кого регламента интенсивного способа холодного кондиционирования пиеницы с увлакненлзм зерна .ЭХА водой.

вывода и пракжесш рЕкоттит

I. Применений"для гидротершческой обработки пшеницы активна рованной электрохимическим способом вода способствует повышению эффективности процесса измельчения, вследствие ускорения процессов внутреннего влагоперенойа и интенсивного развития в зерне

Ьфсцзссов трещинообразования и разрыхления эндосперма.

2. Установлено, что по сравнению с обычной водопроводной водой, ЭХА вода внзызает существенное снижение прочностных свойств верна, определяющих процесс его измельчения. Усилие разрушения снижается в среднем для I и 1У типов зерна пшеницы на 6,2?. На Изменение, прочностных свойств зерна оказывает влияние степень его увлажнения и .длительность отволакивания.

3. Обработка зерна ЭХА водой при однократном варианте увлажнения приводит к цовнаенин эффективности его измельчения: возрастает степень измельчения зерна, выравненность гранулометрического состава, выход и качество продуктов измельчения. Одновременно сщтается удельный расход электроэнергии на размол.

4. Определены параметры гидрогермической обработки зерна электрохимически активированной водой, при которых достигается наиболее высокий технологический эффект помола: длительность отволакивания для пшеницы I тиса высокой стекдоввдностк - 10 ч; для пшеницы 1У типа средней сгекловвдности - 8 ч; влажность до 16$,

I

независимо от тиса зерна. Сокращение длительности отволакивания зерна,составляет 25.,.30$.

5.'Выявлена взаимосвязь эффективности измельчения зерна и его прочностных свойств: с увеличением предела прочности зерна расход электроэнергии увеличивается, а выход муки, степень измельчения 'зерна и выравненность частиц измельчения по крупности уменьшается.

При увлажнении зерна ппеницы ЭХА водой сЕИксние предела его . прочности на 10$ соответствует снижению удельного расхода энергии на его переработку на 12,6$, повышению выхода муки на 0,4$,степени язмольчеаия на 1,0$ н "коэффициента выразненностм частиц на 2fiiL

Получены математические ваг-иеимости, позволяющие определить эффективность процесса измельчения, т.е. степень измельчания зер-

на, коэффициент рыравненности частиц, удельный расход энергии на помол и выход муки от величины предела прочности зерна.

6. Эффективность измельчения зерка пшеницы при двухэтапнок ех'о увлаяненни-отаолагиьании активированной водой повышается; это проявляется в существенном улучшении гранулометрического состава продуктов измельчения зерна, повышении степени его измельчения, снижении энергоемкости процесса (расход электроэнергии на помол сшжается в среднем на 16?»), повышении извлечения круподунстовых продуктов в драном процессе, сгагаеюш их зольности и, как следствие, повышении извлечения иизкозольной муки в размольном процессе. Этот эффект заметнее вира&ен при помоле зерна высокой стекло-виднэсти, что обусловлено интенсивным разрыхлением стекловидного эндосперма.

7. При холодном кондиционировании достаточно использовать электрохимически активированную воду на первом этапе увлакнения. На втором этапе и на этапе доувлагления зерна перед 1-й драной системой использование ЭХА воде не является' обязательным.

8. Применение ЭХА воды положительно влияет па" биохимическую характеристику муки, улучшаются свойства клейковины, что в конечном итоге вызывает повышение хлебопекарных достоинств муки. Увлажнение зерна- пшеницы ЭХА водой ускоряет созревашш глуки.

9. Производственные испытания, проведенные ка Казанском ком. бинате хлебопродуктов, подтвердили результаты лабораторных исследований. Применение ЭХА воды на первом этапе холодного кондиционирования способствовало повышению. эффективности использования зерна: общий среднесуточный выход муки увеличивается на 1,98$, в основном за счет муки висомх сортов: в/с - на I,01^,1 с-на 0,73%. По результатам исследовашя разработаны технологическая схема'подготовительного отделения мельзавода и проект технологического регламента интенсивного способа холодного кондиционирова-

ния пшеницы о увлажненной зерна электрохимически активированной

водой.

Список работ,опубликованных ..о теме диссертации

1. Егоров Т.А., Моксякова A.A., Петренко Т.Н., Клетушкин С.Н. и др. Ксвое в технологии муки и крупы,- М., 1991.- 44 е.- (Обзор информ. / ЦНЖГЭИ хлебопродуктов).

2. Егоров Г.А., Моксякова A.A., Петренко Т.Е., Клетушкин С.К. Эффективность применения электрохимически активированной воды для гидротермическои обработки пшеницы // Сборник тезисов докладов науч.конф., посвящ.БО-летл» 1.ТГИШ, "Научное обеспечение хранения и переработки растительного сырья в пищевой промышленности".- И., 1991.- С.35-36.

3. Клетушкин С.Н.'Влияние увлаанения зерна электрохимически акти-•вирсваняой водой на извлечение круподунстовых продуктов в драном процессе // Сборник тез.докл. У Iii конф.ыолодых ученых и специалистов, посвящ.60-летию образования МИШ, "Новые направления в совершенствовании и разработке технологий продуктов питания: Технология хранения и переработки зерна",- U., 1991,- С.102.

4. Клетушкин С.Н. Влияние увлажнения зерна электрохимически активированной водой на его структурно-механические свойства

// Сб.тез.докл. УШ конф.молодых ученых и специалистов .посвящ. 60-легга МИШ, "Новые направления, в совершенствовании и разработке технологий продуктов питания: Технология хранения и переработки зерна",- М., 1991,- С.103.

5. Клетушкин С.Н. Особенности измельчения зерна при его увлажнении электрохимически активированной водой// Сб.тез.докл.науч. конф.,посвяц. 60-летию ЖКПД, "Научное обеспеченно хранения и переработки растительного сырья в пищевой промшвщщостй"

• М., I9SI.- С.36-37.

6. Клетушкин С.Н. Влияние гидосхермической обработки зерна пшеницы на содераание белковых вещзств в продуктах помола // Сборник, материалов Всвсоюз.конф. по пищевой химли: Тез.докл.- М., I99I.-C.33.