Влияние ИК-обработки зерна пшеницы и ржи на параметры процесса его измельчения

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Физика


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

664. 71
ВЛИЯНИЕ ИК-ОБРАБОТКИЗЕРНА ПШЕНИЦЫ И РЖИ НА ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА ЕГО ИЗМЕЛЬ ЧЕНИЯ
л.н. крикунова, т.в. андриенко, в.я. черных, В настоящей работе исследован процесс помола
АВ- ЛЕБЕДЕВ двух видов зерна, перерабатываемого в спиртовой от-
Московский государственный университет пищевых производств расли, — пшеницы И ржи, прошедших предваритель-
Одним из способов целенаправленного изменения технологических свойств зерна, в том числе его структурно-механических характеристик, обусловливающих протекание процесса измельчения, является инфракрасная (ИК) обработка зерна.
Метод ИК-обработки сырья или полуфабрикатов находит все большее применение в различных отраслях пищевой промышленности. В настоящее время его используют при реализации таких технологических операций, как сушка или выпечка различных видов хлебобулочных изделий.
Под ИК-излучением принято понимать невидимую глазом область излучения, примыкающую к красному спектру видимого светового излучения, с длиной электромагнитных волн 0,76−5,3 мкм [1]. Инфракрасные лучи отличаются от других электромагнитных колебаний частотой, длиной и скоростью распространения волн. Источник ИК-излучения создает электромагнитное поле, служащее носителем энергии: тепловая энергия передается с помощью этого поля и поглощается предметами окружающей среды, т. е. атомами облучаемого вещества [2]. Особенностью передачи тепла материалам, нагреваемым инфракрасным излучением, по сравнению с конвективной передачей, является возможность создания во много раз большей плотности теплового потока Это позволяет достичь значительно больших скоростей прогрева материала [1, 3]. Используя быстрый нагрев до высоких температур, можно изменять технологические свойства и структурно-механические характеристики сырья, т. е. управлять показателями его текстуры.
мф,
Рис. 1
ную стадию ИК-нагрева и дополнительную стадию шелушения. Отметим, что из зерна ржи трудно получить равномерный мелкий помол с определенной степенью выравненности размера частиц при фиксированных энергозатратах.
Измельчение зерна контролировали с использованием приставки-твердомера к фаринографу, при этом показателем твердозерности пшеницы и ржи служил индекс прочности [4]. Также определяли количество энергии, затрачиваемой на протекание процесса измельчения.
Установили, что с увеличением исходной влажности Ж пшеницы от 12 до 18% существенно возрастает время ее измельчения t с 13 до 25 с. Значение максимального крутящего момента Мкр при этом изменяется с 6,8 до 7,6 Н • м.
На рис. 1 и 2 соответственно приведены кривые измельчения исходных проб пшеницы и ржи с разной влажностью (кривые 1, 2, 3, 4 — 12, 14, 16 и 18% соответственно).
При изменении Ж зерна ржи с 12 до 16% время измельчения ее возрастает незначительно — с 16 до 19 с. Величина Мкр на приводе вальцов составила 7,0−7,4 Н • м. Рожь с Ж18% измельчить не удалось. Изменение экспериментальной кривой, отражающей измельчение зерна с Ж 18%, существенно отличается от кривых дробления зерна ржи с Ж 12−16% и измельчения аналогичных по влажности проб пшеницы. Зерно с Ж 18% теряет хрупкость и становится очень пластичным, оставаясь при этом в рифлях вальцов, и за счет трения этой пластичной массы величина Мкр не падает
М*. 1_________1________1_________1________1________1
3 /
а л, — у А'- I* / М/М, а & quot- V л/ /
V Ч «ч
Л, 2
1 '-
I 1
[ & quot- 1 V
4
о 5 10 15 20 с
Рис. 2
до нуля, как это происходит при измельчении зерна с Ж & lt- 18%, а находится на уровне 2,0 Н • м.
Экспериментальные данные по измельчению мик-ронизированного зерна пшеницы и ржи показали, что ход кривых дробления зависит от вида перерабатываемого сырья, его исходной влажности и температуры ИК-нагрева.
Данные о влиянии температуры зерна, обусловленной его ИК-обработкой, на изменение количества механической энергии Ев, затраченной при измельчении зерна пшеницы и ржи с разной влажностью, представ -лены в табл. 1.
Таблица 1
Температура Еиз, усл. ед., при Ж зерна, %
ИК-нагрева, С° 12 14 16 18
Без ИК-обработки 72,5/86,5 77,4/94,5 88,7/101,5 106,3/-
110 58,2/71,5 64,0/73,0 64,3/81,2 62,5/97,7
120 57,8/61,0 47,5/72,8 64,1/79,7 62,1/89,8
130 52,3/61,8 60,3/75,3 50,2/79,2 59,7/86,8
140 48,0/57,7 50,5/71,2 57,0/76,7 50,0/83,0
150 36,5/53,0 39,7/66,7 47,4/72,0 50,5/78,5
величины Мкр на приводе рабочих органов измельчителя (рис. 2).
Данные о влиянии Ж на количество механической энергии, затраченной при измельчении пшеницы и ржи, подвергшихся ИК-обработке до и после шелушения, приведены в табл. 2.
Таблица 2
Ж, %
Е"з, усл. ед.
До шелушения
После шелушения
12
14
16
18
57,8/61,0
47,5/72,8
64,1/79,7
62,1/89,8
55,1/59,2
43,7/63,7
61,0/66,2
57,9/75,7
Примечание: числитель — пшеница, знаменатель — рожь.
Повышение исходной влажности зерна пшеницы с 12 до 18% приводит к возрастанию энергетических затрат при его измельчении почти в 1,5 раза. Рассчитать работу на измельчение зерна ржи с Ж 18% не представляется возможным. По сравнению с измельчением пшеницы Еиз ржи возрастает в среднем в 1,2 раза.
Эффективность способа ИК-обработки для измельчения пшеницы, оцененная по сравнению с образцами исходного зерна по показателю Еиз, в целом более существенна при использовании зерна с Ж 14−18%, чем у проб с Ж 12%. Режим микронизации при обработке ржи изменяет показатель Еиз несущественно.
На выбор оптимальной температуры ИК-нагрева зерна по показателю Еиз для пшеницы существенное влияние оказывает Ж. Пробы пшеницы, обработанные при 150° С, из рассмотрения исключаются ввиду несоответствия по условной крахмалистости. Так, для зерна с Ж 12 и 18% оптимальная темепература составляет 140 °C, для зерна с Ж 14 и 16% - 120 и 130 °C соответственно. Выбранные режимы ИК-обработки пшеницы позволяют снизить энергозатраты на проведение процесса измельчения зерна на 40−50% по сравнению с измельчением исходных проб пшеницы.
Установили оптимальную интенсивность ИК-обработки зерна ржи: при Ж 12, 14, 16 и 18% температура нагрева зерна составляет 140, 110−140, 110−120 и 120 °C соответственно. В целом ИК-обработка ржи позволяет снизить энергозатраты на процесс измельчения зерна на 20−30% по сравнению с измельчением исходных проб. Это связано с особенностями строения анатомических частей ржи, в частности, значительным содержанием в данной культуре растворимых форм гемицеллюлоз, представленных гумми-веществами и слизями. Особенно сильно данные соединения изменяют реологические свойства зерновки в зависимости от ее влажности, что проявляется на характере изменения
Примечание: числитель — пшеница, знаменатель — рожь.
Установлено, что шелушение зерна пшеницы и ржи незначительно влияет на Еиз, снижая этот показатель на 2,95−15,7% в зависимости от влажности. С увеличением Ж зерна ржи с 12 до 18% количество энергии, затраченной на его измельчение до и после шелушения, возрастает на 32 и 21,3% соответственно. При измельчении зерна пшеницы изменение количества энергии носило нелинейный характер.
Независимо от влажности зерна, подвергшегося шелушению, проход через сито с размером ячеек 1,0 мм после измельчения увеличивается по сравнению с исходными образцами. Так, у образцов зерна ржи и пшеницы данный показатель возрастает на 14,3−38,4 и 3,8−8,9% в зависимости от их влажности.
Данные о влиянии влажности зерна на крупность помола, оцениваемую по проходу через сито с размерами ячеек 1,0 мм, при измельчении пшеницы и ржи,
подвергшихся ИК-обработке до и представлены в табл. 3. после шелушения,
Таблица 3
Образец зерна Проход через сито й 1,0 мм, %, при Ж, %
12 14 16 18
До шелушения 84,5/80,6 94,0/79,6 87,3/66,9 93,3/57,8
После шелушения 92,5/94,1 99,6/95,0 95,9/95,5 97,0/93,8
Примечание: числитель — пшеница, знаменатель — рожь.
Таким образом, обоснован выбор способа подго -товки зернового сырья, обеспечивающей целенаправленное изменение структурно-механических свойств зерна перед процессом измельчения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Крикунова Л. Н. ИК-обработка зерна — перспективный способ повышения микробиологической чистоты сырья // Произвол -ство спирта и ликероводочных изделий. — 2006. — № 3. — С. 31−34.
2. Гинзбург А. С. Инфракрасная техника в пищевой про -мышленности. — М., 1966. — 407 с.
3. Красников В .В., Ильясов С. Г. Физические основы инфракрасного облучения пищевых продуктов. — М.: Пищевая пром-сть, 1978. — 360 с.
4. Белоусова Е. М. Твердозерность сортов пшеницы // Се -лекция и семеноводство. — 1986. — № 2. — С. 31−33.
Кафедра технологий хлебопекарного и макаронного производств
Поступила 07. 06. 07 г.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой