автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.02, диссертация на тему:ВЛИЯНИЕ ТВЕРДО3ЕРНОСТИ ПШЕНИЦЫ И УСЛОВИЙ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ В РАЗМОЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ДОСТОИНСТВА МУКИ

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРКШГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ KMC?

МОСКОВСКИЙ ЯЗИ! ТОТОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕХНСЯОПИКЯИЯ ИНСТИТУТ пишквой пгомщдшиоти

На правах рдошеа

KQKKTBCBL ГАДИНА КОНСТАНТИНОВНА

ВИВШИЕ ТЕЕИЮВЕРВОСТИ пвпряпу и УСДОИЙ ИЗКДОШВ В РАЗМОЛЬНОМ ПРОШХК НИ ТИНОЮПЯВСКИВ ДОСТОЯЛ ВА ши

Совцшкаоо» 05.18.02.

Твхвохопш вервовшс, tíoóoett, ччмииш* apooQnoa я коийжкорио»

Дюоаргвви нагарам m руоокои лавке

1вюрвф|рас

дюоврсащш ва оохсх&нм учвво! отемнж кащомаа т«хняаопх «ayi

Ыоокяа - 1981

{' х?

/(ГгигЛЗ- *?. «s—f •

Работа выполнена во Всесоюзно« ордена Трудового Краснов Знамени научно-ас<- тадовательскоы институте зерна л продуктов его переработке»

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие -

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник Б.М,МАКСШЕГК

Доктор биолотачеоких наук, старший научный сотрудник В.Ф.ГОЛЕНКОВ

Заслуженный Деятель науки и техники РСФСР) доктор технических наук, профессор ЕЛ.КАЗДКОВ

Кандидат технических наук Л.К.КОНДРАТЬЕВ

Техническое управление Министерства заготовок КМСР

"С" ОКГлЬрЗи 19в/г.

" 1Э8_/г. на

Автореферат разослав

Защита состоится хзв / г. на заседании

Специализированного Совета К 063.51.02 Московского ордена Трудового Красного Знамени технологического института падевой промышленности.

С диссертацией нежно ознакомиться в библиотеке института.

Просим Вас принять участие в работе указанного Совета или прислать письменный отзыв, заверенный печать» учреждения, в двух экземплярах, до адресу: 125080, г.Москва, А-80, Волоколамское mooce, XI, КМШ, Учёному секретарю.

Учёный сехрегерь Специализированного Совета кандидат технических наук, доцент

И. С.Шуб

- 2 -

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

основных направлениях экономического и социального развитая СССР на 1981 -1965 годы и на период до 1990 года намечено увеличить производство высоких сортов мука на 24-27 Предусмотрено ускорение технического перевооружения мукомольной промышленности на основе её оснащения комплектным высояопроизводителышм мельничным оборудованием с целью бояее полного удовлетворения потребности советских лвдей в высококачественных зерновых цродуктах широкого ассортимента.

В связи с существенней тенденцией интенсифвкэцйи процессов подготовки и переработки зерна заметно меняются выход муки с отдельных систем и ряд показателей, таких гак дисперсность и степень механического повреждения крахмальных грврул, ока зы ваших влияние на хлебопекарное достоинство мука. С свою очередь, интенсификация процессов в смежных с мукомольной отраслях промышленности, внедрение автоматизированных линий производства хлебобулочных в мучных кондитерских изделий требуют стабилизации качества поставляемой муки. Контроль регламентированных "Правилами организации и Еедения технологического процесса на мельницах " показателей качества муки не позволяет в полной мере обеспечить высокое качество муки, а следовательно наиболее эффективно использовать потенциальные возможноете зерна. На это неоднократно указывали в своих работах В,Л.Кретоввч, В.Д.Казаков, Л.К.Ауэрмэн, Н.П.Козьмина, Г.А.Егоров, И.Т. Марко, И.А.Швецова. Большое внимание этим вопросам уделено в исследованиях, проведенных за руйе-жом Е.1£иром и В.Стюартом, У.Ыередитом, Е.Сарраядом, К.Типплзок, Р.1даммерманом и др.

Для практической деятельности предприятий важно не только определить основные факторы, вяияшие на изменение физико-химических в технологических свойств муки, но я иметь возможность уп-Цмтр, 1!2'Л;:зя 1

равнять этими свойствам нй отдельных этапах техно логического процесса подготовки и перегасотад зерна.

В этом направлении выполнено сравнительно небольшое количество исследований, результаты которых противоречивы.

Актуальность данной рзооты состсит z решении задачи по к зь:еканию путей повышения э^фентлвност? ясподьзования зерна, улучшения и стэйиди задал качества хлебспеко^ кой муки на мельницах путём направленного изменения ей дисперсности и количества техакически поврежденных гранул крахмала, рс г.пого,- определяших хпеОолекорнме госто-

инстер сортсеой куки.

кель, и вг-.т,3;ги ]'с с дедов; ния. Основной целью исследования явллетс.ч установлена готч^жчсстя ноправленного регулирования фяг«ко-хт!мичес-кмх хорэдтертхглк и хлебопекарных достоинств муки, управ ле нал отими свойствами при формировании помольных омееей и в процессе размола рернэ.

Конкретно б работе намечено:

- исследовать oKiruivR ira ^итало-химические хэрактарчетрки к технологическое еогт^.^стео чуку тРйрдозарности лшекшш и особенностей е\* химического ; Устава (бегл и-исто ста) ;

- :-:со:едо:г-.от& Ю№окность регулирования ёзазико-химических характеристик г; те>:нолог:г;е снсгс достоинства мука лутём изменения условий 1:ямепь':ещ)я проектов r-т рялк:г>р>.'х станкам газмольяых систем;

- разработать по контролю г стабилизации дасперс-'-"ciд iî степени повреждешл крахмальных гранул мельничной продукции;

- проверить !■■ ас оиэводст вечных условиях разработанные рекомендации.

Впервые проведено комплексное и со ледова №е возможности направленного г вменения технолога ческах достоинств муки зависим ос та от состава помольных партий и условий иамельче-нзя в размольном продессе. Выявлен диапазон степени механического

повреждения крахмальных гранул при размоле отечественных сортов пшеницы, установлена связь степени повреждения крахмальных гранул со степенью разделения к средним размером частиц муки, изучены особенности распределения поБрендеиного крахмаля по фракциям муки.

Установлены а обоснованы требования к дисперсности и

степени повреждения крахмальных гранул для обеспечения высокого хлебопекарного достоинства мука. Доказана возможность и необходимость управления процессом измельчения круподуистовых продуктов с целью направленного изменения физико-химических характеристик, определяющих хлебопекарное достоинство муки.

Практическая ценность раб?то, Разработаны и научно обоснованы рекомендации, позволяющие в условиях мукомольного завода направленно влиять на физико-химические характер«стеки и получать муку с необходимым хлебопекарным достоинством. Научно обоснована и технологически подтверждена необходимость стабилизации удельных нагрузок и извлечений на размольных системах процесса сортового помола пшеницы, определены рациональные величины удельных нагрузок, которые включены б "Правила организации и ведения технопогического процесса на мельницах".

Разработанные рекомендации проверены в производственных условиях на экспериментальной мельнице ННШЗ. Их реализация позволила увеличить выход муки высшего сорта на 1,3 % при неизменном общем ео выходе. Годовой экономический эффедт для типового мукомольного завода производительностью 240 т/сут. составляет более 60 тыс. руб. при одновременном удучшении хлебопекарного достоинства муки высшего сорта.

Апвоб9ция.,диссертаци ощой рэроты , Основные положения диссертационной работы доложены:

- на конференции молодых специалистов я аспирантов Всесоюзно-

го ордена Трудового Краевого Знамена ваучяо-исследоват ельского не-ститута зерна к продуктов его переработки в 1972-1974, 1979 гг.;

- на научной ковференция профессорско-преподавательского состава Московского ордена Трудового Красного Знамени технологического института пищевое промшиеняоети в 1979 г.

Дублакапия результатов исследований. основное содертаяае вв-долненяого исследования освещено в девяти опубликованных работах.

Структура а об^ём диссертации» Дисоертацаоняая работа состоит иэ введения, трёх глав, выводов л рекомендаций* Работа изложена ва 201 странице машинописного текста, в числе которых 19 рисунков, 32 таблицы я 13 страниц приложение. Список литературы включает 198 нааиеяоваяаЗ, из которнх 50 иностранных.

ОЬЪШЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Работа проведена ва 60-тж пробах сортовой пшеншш 1,Ш,1У,У типов. Для исследований выбраны широко районированные и дерспек-т»вные сорта пшеницы: Безостая I, Цароновская 803, Саратовская 29, Ульяновва 3, Алъбидуи 43 и другие. Все пробы разделена по удельной поверхности прота (в соответствии с методикой П.Н.Шибаева и Н.С.Беркутовой) ва Две донны: 1-я - пшеница со стекловидной кон-сяотенцкей эндосперма (тьердоз£рнал), 2-я - с мучнистой консистенцией (мягкоэёрная). Диапазон показателей качества проб пшеницы, использовании! в исследовании,представшей в табл. I.

Таблица I

Характеристика исследованных проб шениш

(Ьмив * иалля :0йцав : Золь- _ ¡Ссщерка- : Клейковина № ^ : ноетЪ.%

; зерен,г :вид|ос,г^

Сорта стекловидной консистенция (45 проб)

797-841 32,2-47,2 50-86 1,71-1,99 9,10-19,90 26-36 ' 65-85

Сорта мучнистое консистенции (15 проб)

754-830 30,2-39,2 31-50 1,68-1,97 12,00-1Ц,2Э: 24-34 65-80

Технический анализ зерна проведен в соответствии с ГОСТ 3040-55 "Зерно.Метода определения качества". Особенности микроскопического строения отдельных проб твердоэёрной и мягкозёрной пшеницы изучали по методике ШИСХ центральных районов Нечерноземной х/

зоны*'.

Лабораторные помолы сортов пшеницы различной консистенции проводили на установке МЛУ-2С2 в соответствии с существуюпэй методикой. Выход муки составил 70 %. Исследование влияния параметров измельчения на технологическое достоинство муки размольных систем проведено на станке Варио с применением методов математического планирования экспериментов.

Определение распорных усилии в зоне измельчения вальцового станка Варио проводили по методике, разработанной мукомольной лабораторией ВНИИЗ применительно к этапу крупообрэзования.

Анаииэ цроб 1/уки проведен в соответствии с ГОСТ 9404-60 "Мука и отруби. Методы испытаний". Удельную поверхность определяли на поверхностемере ПСа-4, белизну муки - на фотоэлектрическом приборе ФДМ-1 в соответствии с существуютми методиками. Степень ) механического повреждения крахмальных гранул определяли по методу Вильямса и Оегола в модификации ШИИЗ, гранулометрический состав муки - модифицированным ситовым методом НИЩ©, щёлочеводоудержн-Еагощую способность муки - модифицированным микрометодом Ямаааки3^.

Определение показателя седиментации муки в уксусной кислоте проводили микрометодом НИИСХ ЦРНЗ3^. физические свойства теста определяли нз б ал ориграфе и микроэкстеясогрвфе ^рабе>адера в соответствии с методиками, приложенными к приборам. Газообразу юную и гезо-удеряаавашую способность оценивали на зимотахиграфе.

Хлебопекарные свойства пшеничной муки определяли по результатам пробной выдечкн, проводимой по ГОСТ 9.104-60.

х/

' Исследования проведены при участии о.н.с.,к.т.н.Н.С.Беркутовсй

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕЛШАШЙ

Влияние твердозёрносга я белковистости пшеницы на физико-химические характеристики муки.

Различия микроструктуры крахмалистого ядра эндосперма пшеницы отражаются на величине удельной поверхности получаемой мука: для твердозерных сортов юна составляет 1500 - 2600 см2/ г, Для ыягкозерных - 5000-3300 см2/г.

Существенные различия выявлены при исследовании гранулометрического состава муки: степень разделения муки (выгод частия размером менее 40 мкм) составляет для сортов твердозёрной пшеницы 22,0-34,5/£ я 48,8-67,для мягкозёрной. В то же время отмечены сравнительно небольшие колебания выхода отдельных фракций в пределах каждой из хдопп (табл. 2).

Таблица 2.

распределение частиц по размерам г муке из твердозёрных и мягкозёрнкх сортов пшеницы

Сорта : Диапазон выхода (%) фракций час гид размером вмки пшеницы ;>хоо :90-100 '80-901 71-80 ;56-71 ;40-56 :20-10:<20

Твердо- 0,9- 2,1- 1,2- 9,0- 26,0- 16,4- 19,0- 3,0-Эёрные 2,6 3,2 7,4 12,6 30,0 21,7 28,0 6,5

Мягко- 0,3- 1,8- 1,6 3,9- 9,8- 13,1- 33,7 15,1-Зёрные 1,6 414 4,6 7,3 16,2 17,9 41,2 26,3

В зависимости от особенностей макроструктуры эндосперма сортов одегащы изменяется количество механически повреждённых при помоле гранул крахмала от 5 до 26 ед.Р.Степень повреждения крахмала муки из твердозерных сортов а 1,5-4,4 раза больше, чем муки из мягкозёрных при одинаковых условиях помола.

Влияние содержания белка в зерне на уровень повреждения крахмала.

Для сортов щчнистой консистенции с повышением содержания белка отмечено возрастание стекловидностя зерна л степени повреждения крахмальных гранул в муке (X * 0,675+0,147, К а 15).

Для проб пшеницы средней твердоэёрности (сорт Горьковская 20) существует более тесная корреляция между содержанием белка, стекло-жадностью и повреждением крахмала. С увеличением содержания белка от 12,5 до 16,QÍ отмечено возрастание стекловидностн зерна от 22 до 52$ в количества повреждённых крахмальных гранул от 10 до 19 ед. R

Для исследованны! проб твердозёрноВ пшеницы не установлено достоверное связи количества совреждёяных гранул крахмала в муке со стекловидносты). Отмечена обратная умеренная связь между содержанием белка в зерне и степень» повреждения крахмальных гранул (1 « в -0,563+0,119; (I« 45). Особенно отчётливо Wa тенденция прослеживается для муки из партий данного сорта пшеницы (одного года урожая) с различным содержанием белка. Так, для сорта Мироновская 808 (II проб) с увеличением количества белка с 9,12 до 18,уменьшилось повреждение крахмала в муке с 27 до 10 ед.Р.Для сорта Юбилейная 50 (7 проб) с изменением содержания белка в интервале 10,1416,90% степень повреждения крахмала снизилась о 25 до 17 ед.Р .

Отмеченная изменчивость степени повреждения крахмальных гранул для отдельных сортов не позволяет считать этот показатель устойчивым сортовым признаком.

Для исследованных твердоэёрных и мягкозёрных сортов установлена тесная корреляционная связь количества механически повреждённого крахмала с характеристиками твердоэёрности - средним размером частиц и степенью разделения муки - 1 я 0,975+0,006 и 0,968+0,017; -0,956+0,014 и -0,968+0,017 соответственно.

Влшянке физико-химических характеристик муки на её хлебопекарные достоинства

В табл.3 представлены характеристика фракций щуки типично твер-доэёрного и мягкозёрного сортов пшеницы.

Изучение комплекса физико-химических характеристик, водопо-глотительной способности и хлебопекарных достоинств фракций частиц

í

Технологические свойства фракций, выделенных из мука сортов твецдозёрной и ыягкоэёрноа пшенвди

Наименование продуктов Бшод Фракций,* Удельная поверхность» С1Т/г Сыиая клейковина воли- ;показа-чество,;тель % 'ИДИ, :ед.пр. Содер-:Сге-жанве ;пень белка,*до— % :вреж-дения ;крах- •ед!^ Вели- :Шелоче- ;Вододо- ¡Обьём-чнна "водо- :глоте- ;ннй седа- : удержа- ; тельная : выгод иен- '•вахцая 'способ- :хлеба, тацяи, .'сяособ- :йость,£ :щ/100г ц, ¡с/ :кость; -мука + * * : : 1

I : 2 : 3 4 : 5 6 * 7 8-9 ■ 10 ; II

Твердоэёрная пшешща Безостая I

Исходная мука 2240 34,5 75 13,75 23 7,8 57,2 65,8 436

Сход * ОТ 3,0 .1270 - - 12,88 12 2,8 - - -

* 009 9,2 1330 29,4 77 12,43 12 4,0 56,1 66,8 488

Л 008 6,5 1400 31,3 35 13,23 14 4,6 54,9 62,6 516

I 0071 12,8 1470 31,4 67 13,64 16 5,8 59,3 65,6 592

* 0056 26,1 1640 32,6 65 14,42 18 6,4 61,0 64,6 592

Л 001 22,0 1740 41,2 60 16,40 22 8,0 60,7 66,6 588

* 002 17,0 2730 35,2 65 14,96 30 4,6 61,4 66,4 552

Проход * 002 3,4 3860 32,8 65 13,17 37 1,5 ' 63,6 67,0 460

Продолжение таблицы 3

I 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 XI

Нягкоэёрная пшеница Ульяновка

Исходная мука 3280 26,7 86 13,67 9,0 7,0 47,9 59,2, 500

Сход Jí 01 3,4 2100 26,6 90 15,33 7,0 3,6 - - -

» 009 4.Э 2410 - - 14,76 6,0 4,2 51,0 61,0 436

JÉ 008 3,4 2190 30,4 90 15,76 6,0 6,7 - - -

Я 0071 5,6 2620 33,0 76 14,74 6,0 6,4 50,8 65,8 475

Ji 0056 11,9 2700 33,0 85 15,08 6,0 10,6 53,0 61,6 524

* 004 12,3 2890 37,2 82 16,89 8,0 13,4 54,2 67,2 584

А 002 43,1 3560 25,6 80 11,39 11,0 9,1 50,3 54,4 440

Проход * 002 14,9 5240 23,4 80 .9,89 8,0 0,5 46,0 53,8 392

tJ яо микроиетсду

Муки размером от йолее 100 до менее 20 мкм показало, что независимо от консистенции исходного зерна лучшими хлебопекарными свойствами обладает фракция с частицами от 73 до 40 мкм. Франция частиц величиной менее 40 шш способствует повышении водопоглотительной способности муки твердозЦрноЙ пшеницы, ДЛЯ аналогичной фракции муки из мягкозёрной шзенпцы отмечена обратная тенденция.

Проведенные эксаерименты позволила установить, что дня обеспечения высоких хлебопекарных достоинств муки необходимо поддерживать определённую величину повреждения крахмальных гранул в зависимости от содержания белка в зерне. Для мука высшего сорта, выработанной из помольной смеси Твердозёрной я мягкозёрной пшеницы, при содержания бедка II-I2&, рациональный уровень повреждения краша.тьних гранул 20-25 ед. F .При повышенном содержании белка (до 14,5?) он пожег достигать 35-40 ед. F (табл.4}.

Подученные данные свидетельствуют о том, что производство сортовой пшеничной муки с выравненным гранулометрическим составом д рациональной степенью повреждения крахмальных гранул обеспечивает высокие хлебопекарные достоинства муки.

Цишвие помольной партии на качество муки.

При переработке в лабораторных условиях помольной смеои твер-дозёрнол и мягкозёрной пшеницы лслучаяы результаты, спадет ель ствуг-щие о возможности регулирования дисперсных характеристик (удельной поверхности и среднего реямерэ часгац) и степени повреждения крахмала муки путём направленного ^ормаровадая лолюльньи партай эернв (табл.5).

В производственных условиях установлены значительные различия йазико-химических свойств отдельных потоков и товарних сортов муки, полученных при размоле разных помольных партий.

Анализ данных показывает, что минимальное повреждение крахмаль кыг гранул 6-11 ед. F характерно для муки первых трёх драных

Етошие фи аико-химичесхих характеристик на хлебопекарные свойства муки

Показатели ; Степень повреждения крахмала, ед.Р качества * ——i-:-:- — - ■ ■■ ■ t--—

j 15 : го : 25 : зо : зз : 40 : 45 ;55

Содержание белка: в зерне - 13,00$; в муке - 11,36$ 1945 2260 2360 2470 2S70 2630 2820

Вододоглотитель-

Г способность,

61,2 63,0 64,0 64,8 65,6 66,4 68,0 ,

Газообразувдая снос обнос 1Ь

CMVIOO Г * 652 741 327 935 1054 1184 1221

Объёмный выход хлеба, ыд/100 г

мука 375 460 475 425 425 395 365

Фопмоуотойчи-

вость, 11/Д 0,34 0,38 0,40 0,41 0,44 0,40 0,35

Содержание белка: в зерне - 16,00£;в муке - 14,5.0$

ность, см^/г 1720 1830 1955 2030 2X65 2165 2550

Всдопоглотитель- <

Г способность, „ __ ,

67,0 67,5 69,0 69,0 70,0 70,8 72,4

Газообразувдая

cm^IOOT1*' 712 765 848 952 1016 1107 1302

Объемный выход хлеба,мл/100 г

муки 424 470 494 502 550 530 506

ФОШОУС1Т ОЙЧИ-

вость, К/£ 0,39 0,41 0,44 0,46 0,48 0,43 0,43

йзию-хнмпвокяе и те1Еолопгегскае ¿воЛства «уки вэ тверцозёряой а ыягкозёрвой пшеняда

Ноидоненмг

помольной

партии

/6-ЯОв содержание компояен-тов

Показатели качества «укя 7С$-ного выхода

«а*.

С1Г/г

¿Ср.,

Степень повреждения крахмав ла.ед.г

Кодш-чество. белка,¡Е

4иаические свойства теста по валори-граДт

Ж,%

вреш стабаль-;

образо- кость :

вания теста, :

теста, шш :

шш

показатель раэкжхенм.-теота, ед.\г

Безостая I Ульяновка Ульввдуи 43

Безостая I Ульяновка

Безостая I Альбидум 43

100 1880 54,6 23 12,62 66,2 2,5 9,0 50

100 8390 42,5 8 13,60 65,2 5,5 2,75 95

100 3120 47,5 10 14,96 63,2 0,6 0,6 135

50 50 2630 46,9 14 13,05 65,4 3,75 4,0 60

50 50 2510 51,3 16 13,94 67,0 5,25 3,5 100

слстем. На 17, 7 драных системах степень повреждения крахмальных гранул повышается до 15 ед.F а возрастает удельная поверхность муки. Несколько большее повреждение наблюдали на шлифовочных системах - 15-25 ед. F . Большие колебания этого показателя обнаружены б муке размольных систем: дня 1.2 p.c. - 24-42 ед. F , для 3-6 p.c. - 19-32 ед. Р , для 7, 8 p.c. и вдоольной - 22-44 ед. F .

В зависимости от требований к качеству готовой продукции различия отдельных потоков по дисперсности и степени повреждения крахмальных гранул могут быть сохранены или нивелированы п^и формировании отдельных сортов.

Сравнение потоков муки с систем технологического процесса на мельнице в г.Ваменском с аналогичными продуктами мельницы ВНИИЗ (ара практически одинаковых партиях зерна) доказало, что мука характеризуется выравненвостью по удельной поверхности - 16501985 см2/?. Степень повреждения крахмальте: гранул в муке при переработке високостекловидной пшеницы на мельнице в г.Раменеком не превышает 20 ед.F. При общем пониженном уровне повреждения крахмала муки не подтверждена установленная на мельнице ШИШ тенденция к заметному повышению данного признака для последних драных и размольных систем. Степень повреждения крахмальных гранул в муке 1-3 раэмолышх-19-20 ед. Р , S размольной и 17 драной-16 ед, F , 4-5 размсдьных-12-14 ед. Р , 7-9 размольных-П-13 ед. F н трёх последних размольных систем-6-IO ед. Р ,

Всестороннее изучение качества индивидуальных потоков, предварительных смесей, компонентов к готовых сортов муки мельницы . в г.Райенеком указывает на болыпу® однородность физических свойств теста и хлебопекарных достоинств муки.

Очевидно, что конструктивные особенности, техническое состояние оборудования, условия измельчения и сепарирования зернодродук-тов, построение технологической схемы и формирование готовой продукции, то есть особенности организации и ведения технологического

процесса помола , оказывают существенное влияние на физико-химические характеристики получаемой муки.

Исследование влияния условий измельчения на выход и качество кую1

Известно, что извлечение муки и её качество существенно зависят от технической характеристик вальцов а их шкаиико-технояоги— ческах параметров. В нашей работе в однофакторном эксперименте мы изучали влияние удельной натру зки, отношения скоростей и относительной скорости парноработающдх вальцов на свойства муки.

Изменение удельной нагрузки от 100 до 500 кг/см-сут. обусловило в эксперименте снижение выхода муки на I размольной системе от 62,2 до 30,1$ (рис. I). В пределах 100-250 кг/см*сут. зольность и белизна муки практически постоянны. При дальнейшем увеличении нагрузки зольность возрастает на 0,05-0,07$. Чётко вкракеяного влияния ка степень повреждения крахмала и ВПС муки, полученной в этом

фюогл

рис. I. Влияние удельной нагрузки на распорные усилия в зоне

измельчения (I), извлечение муки (2) и удельный расход электроэнергии (3).

В производственных услоикях при со/.ранения стабильных значений извлечения муки на системах размольного процесса возрастание нагрузи! приводит к заметно^ изменению физико-химических характеристик муки. При изменения удельных нагрузок на 1-5 p.c. мукомольного гдвода ЫШЗ от IOO до 350 кг/сы>сут., вымольных - от 50 до 200 кг/см»сут. и стабильном извлечении муки, соответственно по системам 50^, 56", 58)®, 45^, 40^, 25%, 15%,отмечены следующие колебания степени повреждения крахмальных гранул и удельной поверхности муки: 1-3 p.c. от 16 до 30 ед.Р и 1625-2410 см2/г; 4-5 p.c. от 1С до 22 ед.Р и 1850-2400 см2/г, вымолышх - от 14 до S3 ед. Р и 2580-2940 см2/г.

При этом потоки муки с минимальной зольностью и белизной получены на 1-3 p.c. при нагрузке 200-250 кг/см*сут., 4-5 p.c. - 150200 кг/см-сут., вымольвых системах - IQ0-I5C кг/см-сут.

Таким образом, лабораторные и производственные исследования показали необходимость стабилизации удельных нагрузок и извлечений на системах размольното процесса при переработке данной по.мълыюА партии зерна, характеризующейся соответствующим уровнем белка,.; целью получения муки с высоким;! технологическими свойствами.

Повышение от ноте (ия скоростей с 1,5 до 7,0 яр:;: <vo к увеличению извлечения муки с 26,2 до 63,1£, вместе с тем на О,10% возросла её зольность.

В ходе экспериментов были созданы такие условия, при которых происходит не только увеличение числа воздействий рифлей, m и

времени пребывания продукта в зоне измельчения. При постоянной удельной нагрузке с. уменьшением скорости продукта уве.-:::'Г;та-ется количество продукта в зоне измельчения, что привело к возрастанию распорных усилий с 9 до 85 Н и удельного расхода электроэнергии с 5,04 до 8,57 Вт-ч/кг. При одновременном увеличении числа воздействий рифлей и давления вальцов на измельчаемый продукт степень

измельчения муки повышается, ва что указывает увеличение удельной поверхности муки. При атом отмечено возрастание степени повреждения краяаальнах: гранул к ВШ муки {рис. 2).

Еис. 2. Влияние отношения скоростей б альтов на извлечение я, качество муки 1-р.с. (I-\£ - 2.0 м/с; 2-К = еоя«Г.Гэ,0 м/с; 3- ^ « соляГ» 4,0 м>с)

При исследовании влияния относительной скорости на эффективность измельчения круподувстовых продуктов ва первых размольных системах были созданы условия, при которых возрастает скорость продукта в зоне измельчения. Это приводит к уменьшению времени воздействия ва продукт. Особенности условий: измельчения оказывают влияние на величины распорных усилий, которые сникаится с 68 до 2 Н. Кроме того о возрастанием относительной скорости возрастает скорость деформирования и разрушения частиц. Ери этом установлено уменьшение степени повреждения крахмальных гранул, удельной поверхности и В1Ю муки (рис. 3). Подобные результаты получены при измельчении крупо-душтовых продуктов на 2 и 3 размольных системах.

»

Рис. 3. Влияние относительной скорости вальцов на извлечение

й еттг иг-йк Ш: -1,5; =

Таким образом, в результате однофажторного изучения влияния нагрузке, отношения скоростей и относительной скорости была выявлена принципиальная возможность направленного изменения и регулирования физико-химических свойств муки и её ВЕС.

Влияние изученных факторов на результаты измельчения неоднозначно и зависит от уровней, на которых находятся значения других факторов, определяющих изучаемый процесс. Огевидна необходимость исследований комплексного воздействия факторов на эффективность измельчения крупсщуистовых продуктов. Поэтому бал спланирован. и проведен эксперимент по методу Бокса-Уилсона. При етом в качестве варьируемых факторов были избраны удельная нагрузка на вальцовые ставки, скорость бнстровравашщегося и медленновращалщегося вальцов.

Лля учёта фактора поверхности вальцов проведены исследования на вальцах с нарезной и шероховатой поверхностью, полученной алектро-ишульсным способом. В качестве функций отклика приняли извлечение, зольность, степень повреждения крахмальных гранул муки с систем, удельный расход алекгроэнергии.

Анализ математических моделей процесса измельчения круподун-стовых продуктов показал, что в исследованном интервале варьирования факторов:

- с ростом удельной нагрузки уменьшается извлечение, возрастает удельный расход электроэнергии а зольность муки тем интенсивнее, чем больше скорость быстровращающегося вальца и отношение скоростей;

- с увеличением окружной скорости быстровращаищегося вальца возрастает удельный расход энергии, извлечение, зольность и степень повреждения крахмальных гранул муки;

- для предотвращения нежелательных изменений расхода электроэнергии и показателей качества щуки необходимо уменьшить удельную нагрузку и (или) увеличить скорость иедленновращающегося вальца.

%ка, полученная ва 1-3 размольных системах яри варьировании параметров нарезных вальцов, характеризовалась объёмны* выходом хлеба 375—175 ил при 1У"Д = 0,32-0,44. Повышение окружной скорости быстровраиагощегося вальца до 12 и/с и отношения окружных скоростей с 3 до 6 не вызывает ухудшения хлебопекарных свойств муки, полученной на нарезных вальцах.

При интенсифицированном измельчении крупсяунстовых продуктов I качества на шероховатых вальцах установлено резкое повышение удельного расхода электроэнергии« степени механического повреждения крахмальных гранул (в 1,8-2,5 разе), снижение извлечения муки.

Анализ физико-химических а хлебопекарные свойств муки, полученной на вальцах с шероховатой поверхность», позволяет рекомен-

довать для 1-3 размольных систем следующие режоды:

200 кг/см.сут.; 6 «/с; 1,5; // i 40*.

Результаты исследования доказывает целесообразность применения вальцов с шероховатой поверхностью при измельчении круподуи-стовы! продуктов 2-го качества. Не отпечено существенной разницы в хлебопекарных свойствах мука, полученной ва нарезных я шероховатых вальцах, вместе с тем, извлечением муки составило: 15,77 -37,23^ а 22,92-44,43* пра практически одинаковых значениях её белизны а зольности.

Производственная проверка рекомендаций по совершенствованию размольного процесса.

Производственная проверка проведена ва экспериментальном мукомольном заводе ВНИИЗ при 75* хлебопекарном помоле о выходом муки высшего сорта 50*, первого - 15*, второго - 10%. Для проведения опытных помолов была подготовлена однородная партия пшеницы аз смеси трёх компонентов в соотношении 50% - 17 тала , 40$ -I тала, 10% - Ш типа. Пра переработке сшешшы была задней рованы фактические удельные нагрузки а извлечения по системам, снят баланс мука, оценено её качество (табл. 4, вариант I),

Анализ данных позволил выявить наличие определённых резервов увеличения выхода муки высшего сорта за счёт потоков, получаемых на 1-3 размольных системах, а несоответствие для данной помольной партии стелена повреждения кра шальных гранул содержанию белка. По данным лабораторных и производственных исследований требуемого с точки зрения хлебопекарных достоинств уровня повреждения крах-нала мех но оперативно достигнуть путём изменения удельных нагрузок и извлечений на отдельных системах.

Увеличение удельной нагрузки, корректирование режимов измельчения ва 1-3 размольных системах позволила повысить степень повреждения крахмальных гранул а удельную поверхность муки высшего

сорта до рекомендуемы* ваш величин. После этого сняла повторно баланс мука я проанализировала её качество.

При помоле в соответствия с рекомендациями (вариант 2) в условиях эксперямегаального мукомольного завода ШИИЗ достигнуто увеличение выхода мука ввдоего сорта на при неизменном общем выходе. Это свидетельствует о более эффективном использовании зерна при 2 варианте помола (табл. 4).

Таблица 4

Результаты производственного помола при оуществупцах и рекомендуемы! технологических параметрах

Выход я качество муки Вариант I Ваюант 2

! ^с : 1о 2с !Всего : а/с : 1с |2с ¡всего

Выход, % 53,2 14,3 7,76 75,26 54,5 13,4 7,7 75,6

Зольность, 'т> 0,44 '0.61 1,17 0,^5 0,44 0,63 1,13 0,55

Белизна, ед .ФШ-1 19,0 34,0 55 19,0 34 55

Удельная поверхность, смЗ/г 2130 2110 2650 2370 2210 2620

Содержание белка, % 12,78 14,85 15,70 13,0 15,11 15,56

Степень повреждения . крахмала, ед. р 19 17 30 26 19 29

Киейковава:

количество, % 31 33 41 31 39 41

растяжимость,см 13 17 20 13 17 19

Объёмный выход хлеба, ыл/100 г мука 501 487 390 544 495 939

Форыоуотойчи-вость,Н/Д 0,50 0,45 0,44 0,53 0,46 0,45

Увеличение удельной поверхности и степени повреждения крахмальных гранул для данной помольной партии обусловило улучшение хлебопекарных достоинств муки высшего сорта при сохранении объёмного выхода и формоустойчивости хлеба из мука 1-го и 2-го сортов на прежней уровне.

- 22 -ШВОЛЫ И ЕЕКОШШХ1ИЙ

На основании проведённых лабораторных исследований и производственных испытаний могут быть сформулированы следующие выводы:

1. Установлено, что на хлебопекарные достоинства муки существенно влияют как исходная характеристика зерна, так и особенности организации и веления размольного процесса, в котором образуется основное количество муки высоких сортов.

2. Установлено, что твердозёрность пшеницы предопределяет дисперсность муки и количество механически повреждённых гранул крахмала. Выявлена высокая корреляционная связь ( 7 >• 0,95) количества повреждённых крахмальных гранул о характеристиками тьердо-зёрностн пшеницы: прямая -со средним размером частиц и обратная -с содержанием в вдке частиц размером 40 мкм.

3. Показано, что независимо от консистенции исходного зерна лучшими хлебопекарными свойствами обладает Фракция муки с частицами размером от 75 до 40 мкм. Фракция частиц величиной менее 40 мкм способствует повышению водоноглотитайьноЁ способности муки твердо-зёрной пшеницы, для аналогичной фракции муки из мягкозерной пшеницы отмечена обратная тенденция.

4. Установлено, что дня обеспечения высоких хлебопекарных достоинств муки необходимо поддерживать определённую величину повреждения крахмальных гранул в зависимости от содержания белка в зерне. Для муки высшего сорта при содержании 11-12? бедка рациональный уровень уровень повреждения крахмальных гранул 20-25 ед.Р, ори повышенном содержании ¿елка (до 14,5$) он мажет достигать 35-40 ед. Р.

5. При переработке в лабораторных и производственных условиях помольных смесей пшеницы твердозёрной я мягкозёрной консистенции установлена возможность регулирования дисперсных характеристик

муки (удельной поверхности, среднего размера часгид) и степени механического повреждения крахмальных гранул на этапе формирования помольных партий» Это позволяет рекомендовать при проведении лабораторных помолов контроль этих характеристик с целью прогнозирования их уровня в товарных сортах муки,

в. Выявлена принципиальная возможность направленного изменения и регулирования физико-химических свойств мука и её водопо-глотительнсй способности путём варьирования удельной нагрузки и таких кинематических параметров, как окружные скорости мелющих вальцов, их отношения и относительная скорость,

7. При изменении отношения окружных скоростей вальцов с 1,5 до 7 установлено возрастание извлечения муки, её зольности, удельной поверхности, степени повреждения крахмальных гранул и водопо-глотителькой способности муки; при изменении относительной скорости от I до 7 м/с установлено увеличение извлечения пуки, снижение её удельной поверхности, степени повреждения крахмальных гранул и водопотлотительной сдособности.

8. Лабораторные и производственные исследования показали необходимость стабилизации удельных нагрузок и извлечений муки по системам шзлюльного процесса с целью получения муки с вксск"" ^ гекнологнческимр достоинствами. При применении вальцов о нарезной поверхностью удельные натру эки на 1-5 размольных системах следует додоегдивать на уровне 200-250 кг/см.сут. (извлечение 50-60&), на 4-5 размольных системах - 150-200 кг/сй-сут. (извлечение 40-455). Ш пы/.'.ахышх системах - 100-150 кг/см.сут. (извлечение 15-25?).

Э. Установлена нецелесообразность применения валыюв с шерохо-шло? поверхностью, наведенной электроимпульсным способом,для 1-3 раамольния. систем в саязи с нестабильностью процесса измльчения, высокой энергоёмкостью, повышенным содержанием повревдёшшх крак-ма>:ът:>: гранул и ухудшением хлебопекарных достоинств мука.

- 24 -

10. При измельчении круподунетоьых продуктов П качества не отмечено существеиной разницы в хлебопекарных свойствах муки, полученной на нарезных и шероховатых вальцах. При этом на шероховатых вальцах получено большее извлечение муки при практически одинаковой вариации ьолькости и белизны.

11. Производственная проверка рекомендаций но совершенствовании размольного процесса на эксперимент ально Й мельнице ВНИИЗ аодтвердшга результаты лабораторных исследований. Их реализация позволила повысить выход муки высшего сорта на 1,3$ при одновременном улучшении хлебопекарных достоинств муки высшего сорта. Годовой экономический эффект для мукомольного завода производительность!» 24С т/сут. составит более 60 тыс.руб.

ижшЕщшда гашшЕшоста

X. Для выработки муки со стабильным хлебопекарным достоинством ча предприятиях системы Министерст ва заготовок СССР целесообразно:

- наряду с общепринятыми показателями качества определять её дисперсность модифицированным ситовым методом ВНИИЗ и степень повреждения крахмальных гранул калориметрическим методом Ейльямеа к Фегола при обследовании продукции из зерна нового урожая, выборе оптимальных вариантов соотношения компонентов помольных смесей;

- направленно регулировать дисперсность и степень повреждения крахмалышх гранул муки в зависимости от исходного качества зерна путём изменения параметров измельчения ва вальцовых станках размольных систем,

2. Для улучшения качества вырабатываемых хлебобулочных изделий целесообразно контролировать в системе Министерства пищевой промышленности СССР вышеуказанные физико-химические характеристики с цель» прогнозирования водопоглотительной способности муки в уточнения режимов тестоведеная.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Швецова H.A., Колкуиова Г.К., Лейкин Я.И. Сравнительная характеристика методов определения дисперсности сортовой шоекзггаоЯ мука. - В KS.: ВЕИИЗ. ТрудШ. 11., 1972, выи. 77, С. 80-93.

2. Швецова H.A., Колкунова Г.К. Влияние технологии помола на ялеЗопекарнне свойства муки. - Обзорная деформация. Сер.: Ь&ко-мал.-круп. дром.-сть. П.: ШИИГЭИ Шнзага СССР, 1972. - 14 с.

3. Вернутова Н.С., Шведова H.A., Колкузова Г.К. Особенности микроструктуры и технологических свойств муки из зерна со стекловидной и мучнистой конесстенцаей »ядосперыа. - Научао-те кн.реф. cö. Хранение и переработка зерна. Сер.: Цу номол.-круп. лрон.-сть. М.: ПНИИГЗИ Йшзага СССР, 1974, вш. 4, с. 31-37.

4 .Колкунова Г.К. .Швецова И.А.Дисперсность,стеленъ повреждения крахмала и водопоглощеяие мука.-В кя.:ВВИВЗ. Труда, М., 1976, вш. 83, с.73-83.

5.Шведова И.А. .Колкунова Г.К. Оценка технологических свойств шве-шяной мука.-Хлебопекарная и. кондитер. прок-сть, 1976,JHI,с.26-28.

6. Колкунова Г.К., Швецова H.A., Беркутова Н.С. Исследование влияния консистенции андосперма шдеявцн ва ев технологические достоинства, - Ваучно-техн.реф. сб. Сер.: комол.-круп.пром.-сть. М.: ПНЙИГШ Ыинэага СССР, 1976, вып.4, с.8-13.

7. Интенсификация помола зерна в СССР ж за рубежом/ Б.М.Максим-чук, И.А.Швецова, Г.К.Колкунова я др. -Обзорная информация. Сер.: Мукомол, -круп.прои. -сть. Ы.: ШИИТ255 №взага СССР, 1976. - 76 с.

Q. Совершенствование способов опенки консистенции зерна пшеницы с цель» повышения степени его использования/ И.А.Евецова, Н. С, Беркутова, Г.к.Колкунова а др. - Экспресс-информация. Сер.:И&комол.-круп. пром.-сть М.: ПНИЮЗИ Ibssara СССР, 1977, вш. 2.- 44 с.

9. Качество зерна пшеница и ассортимент продукция, вырабатываемой на предприятиях в СССР в за рубежом/ И.А.Швецова, Б.М.Максям-чук, Г.К.Колкунова я др.- Обзорная информация. Сер.:Цу комол.-круп.

нрои.-сть. М.: ПНИИГЭД Мввзага СССР, 1978. - 53 с.

3a*.N-T3. Tu<-. 150 кз. л-апао.

ПМУ ОпыTHL.ru заводя ВНИХИ