Краткий обзор литературных данных о свойствах зерна

Первые экспериментальные работы в этой области были проведены в 1870 г. проф. П. А. Афанасьевым.
Для определения сопротивления зерен сжатию он подвергал сдавливанию 200—250 зерен, помещенных в один слой между двумя пластинками. Как указывалось ранее, на основе этих исследований П. А. Афанасьев установил, что относительное сжатие зерна до его разрушения пропорционально нагрузке и что предел пропорциональности изменяется в зависимости от влажности зерна. В сухом зерне пропорциональность между давлением и сжатием нарушается раньше, чем во влажном.
Полученные данные позволили П. А. Афанасьеву вывести формулу, позволяющую вычислить работу, необходимую для разрушения зерна сжатием. На протяжении более 50 лет это было единственное в мире экспериментальное исследование в данной области.
В 1934 г. С. А. Чистов при помощи специального приспособления определял величину сил, разрушающих зерно пшеницы различной влажности при деформациях сжатия, среза и изгиба. Он установил, что разрушающие усилия при деформации сжатия в 2—3 раза больше, чем при срезе.
В 1935 г. кандидат технических наук П. П. Тарутин и инж. Н. М. Орлов так же, как и Чистов, проводили исследования сопротивления зерен пшеницы при деформации сжатия после облучения их ультракороткими волнами. Авторы установили, что с повышением температуры зерен после облучения ультракороткими волнами сопротивление пшеницы сжатию уменьшается.
В 1938 г. Н. В. Врасский, пользуясь пружинным динамометром, исследовал ряд сортов озимой и рядовой пшеницы для установления величины сопротивления различных сортов пшеницы деформации сжатия. Полученные автором результаты подтвердили выводы Афанасьева, Чистова и Тарутина.
Аналогичные исследования проводились и другими авторами.
Проведенные исследования позволили определить усилия, необходимые для разрушения отдельных зерен пшеницы и ржи различного качества при статическом и динамическом сжатиях, а также построить диаграммы сжатия зерна.
Значительный интерес представляют работы проф. В. Я. Гиршсона, которые проводились на прессе с ручным приводом, допускавшим измерение усилий при статическом растяжении, сжатии и сдвиге.
Результаты исследований В. Я. Гиршсона показали, что разрушающие усилия при сжатии значительно больше, чем при скалывании: в частности для эндосперма стекловидных пшениц они в 3,5 раза, а для мучнистых — в 5,6 раза больше. При деформации сжатия разрушающие усилия для стекловидного эндосперма в 2 раза больше, а при скалывании — в 3 с лишним раза больше, чем для мучнистого.
В мукомольной лаборатории Московского технологического института пищевой промышленности А. Л. Шполянская исследовала процесс деформирования и первичного разрушения отдельных зерен пшеницы и ржи в результате сжатия. Опыты проводили на лабораторном копре, приспособленном для испытания сжатием при статической и ударной нагрузках.
Следует, однако, отметить, что эта работа, как и упомянутые выше, дает возможность получить лишь общее и не всегда правильное представление о закономерностях деформирования и разрушения зерна.
Отдельные зерна (даже в одном колосе) отличаются различными физико-механическими свойствами. Поэтому для получения правильных данных необходимо применять более совершенные методы испытания, позволяющие давать оценку не только по отдельным зернам, по и по среднему образцу весом 2,5—10 кг.
Во всех перечисленных исследованиях не учитывались условия деформирования и разрушения зерна в вальцевых станках: скорости вращения валков (5—6 м/сек), виды деформации (сжатие и сдвиг), температура и т. п.
Особо следует отметить работы профессора-доктора Я. Н. Куприна, который, как указывалось, впервые изучал механические свойства не отдельных зерен, а их совокупности (навески, образца), пользуясь лабораторным ротационным электродинамометром с автоматической записью величины крутящего момента. Измельчению подвергалось зерно различных культур, сортов и влажности. Эта работа открыла пути для дальнейших исследований, впервые рассматривался вопрос о физико-химических явлениях в этой области.
Краткий обзор приведенных материалов показывает, что до последнего времени критерием оценки механических свойств зерна служили главным образом разрушающие усилия; их определяли в условиях, отличных от условий измельчения зерна на мельницах, — в отрыве и без учета явлений, происходящих в зоне измельчения вальцевого станка. Кроме того, сложность применявшихся методов при испытании (на прессах, копрах и т. п.) затрудняла внедрение их в практику мукомольного производства. Поэтому возникла необходимость в изыскании таких методов, которые соответствовали бы физической сущности процесса деформирования и разрушения зерна в вальцевом станке.