Технологические свойства зерна, зависящие от его формы и геометрических размеров

10.05.2015

Зерно мягкой пшеницы характеризуется округло-удлиненной формой, а твердой — удлиненной. Форма зерна, присущая соответствующему сорту, является малоизменчивым признаком. Co времен глубокой древности она сохранилась почти без изменений. Селекционеры давно пытаются придать зерну пшеницы шарообразную форму, что очень важно для технологического процесса на мукомольных заводах. Ho, к сожалению, до сих пор это не удалось.
Следует отметить, что форма зерна в массе одного и того же сорта неодинакова. Чем зерно более выполнено, тем оно менее удлиненное. Зато гееметрические размеры его весьма изменчивы.

Технологические свойства зерна, зависящие от его формы и геометрических размеров

Линейные размеры зерна, как видно из данных таблицы 1, варьируют в зерновой массе в значительных пределах. Они тесно связаны с плотностью зерна.
Длина (l), ширина (b) и толщина (с) зерен никогда не бывают абсолютно одинаковыми в зерновой массе любого сорта и вида пшеницы и района их произрастания. Измерения зерен производили индикатором часового типа I класса. Степень отклонения от среднего значения основных размеров (признаков) 100 зерен представлена графически в виде гистограммы и полигонов (рис. 1), а также в виде математико-статистических данных, оценивающих вариационные ряды основных линейных размеров (табл. 2).
Технологические свойства зерна, зависящие от его формы и геометрических размеров
Технологические свойства зерна, зависящие от его формы и геометрических размеров

В абсолютном измерении отклонения в длине достигают 1,58 мм, ширине — 1,26, толщине — 1,06 мм. Для зерна с меньшей массой характерна меньшая длина, а ширина почти равна толщине. У зерна с большей массой большие значения геометрических размеров. При этом ширина несколько больше толщины зерен. Однако резких различий между толщиной и шириной не наблюдается.
Следует отметить, что частота повторения данного признака или значения аргумента с наибольшей частостью выше у зерен с большими значениями l, b и с и ниже у мелких или у зерен с резкими колебаниями геометрических размеров. Такой характер изменчивости признаков отмечается повсюду, причем он связан с сортовыми особенностями зерна, почвенно-климатическими условиями произрастания, уровнем агротехники, химическим составом и видом пшеницы (мягкая, твердая).
Соотношение в массе зерен с различными размерами обусловливает ее однородность и выравненность. Это имеет огромное технологическое значение, поскольку можно устанавливать и поддерживать оптимальные режимы работы сепарирующих, обоечных и щеточных машин и кондиционирования в зерноочистительном отделении и обеспечивать эффективное измельчение в вальцовых станках.
О степени выравненности зерновой массы дает представление таблица 3.
Из данных таблицы следует, что фракционный состав зерновой массы зависит от выравненности исходного образца, в свою очередь обусловленной его массой. В образце с большей массой больше крупных зерен, характеризующихся остатком на металлоштампованном сите с отверстиями 3х20 мм и 2х20 мм.
Технологические свойства зерна, зависящие от его формы и геометрических размеров

Малый остаток на том же сите остается при массе исходного образца 20—27 г, но сход с сита 2х20 мм достигает 63,1%. Проход через сито 1,7х20 мм при разделении зерновой смеси с различными значениями их массы получается ничтожно малым (0,7—1,1%). Следовательно, интервал колебаний фракций, получаемый проходом через сито 2,5х20 мм, находится в диапазоне 0,9—63%, в зависимости от преобладания в исходной смеси зерен различной толщины и ширины. В данном случае нельзя забывать, что смесь может быть выравнена как по крупным, так и по мелким зернам, поэтому при оценке технологических достоинств обеих помольных партий важно учитывать геометрические размеры зерна, его выполненность и мукомольные свойства. Зерна крупных фракций имеют менее удлиненную форму, чем мелкие, поэтому эндосперма в них больше. Из всех линейных размеров толщина зерна наиболее заметно влияет на содержание эндосперма.
В связи с этим представляют интерес характеристика мукомольных и химических свойств различных фракций зерновой массы и установление технологически целесообразной границы отбора мелкого зерна при формировании помольных партий на сортовых мукомольных заводах (табл. 4).
В исходной помольной партии содержалось: сход с сита размерами отверстий 3х20 мм — 17,8% (в % от массы всего образца), с сита 2,5х20 мм — 58,2%, с сита 2х20 мм — 16% и с сита 1,7х20 мм — 0,8%.
Партия, в которой зерна по крупности сосредоточены в двух-трех фракциях, близких по толщине или ширине, либо по совокупности этих размеров, считается хорошо выравненной. Ho и в такой смеси нет и не может быть абсолютной выравненности.
В рассматриваемом примере сумма сходов с двух верхних смежных сит достигла 76%, а на долю других нисходящих по крупности фракций приходилось 24%.
Из данных таблицы 5 видно, что при переработке нераздельной исходной смеси получен выход высоких сортов 55% в общем выходе муки 78,2% средневзвешенной зольностью 0,77%.
В опытах с помольной партией, из которой была выделена фракция — сход с сита 1,7х20 мм в количестве 2%, отобрано больше муки высшего сорта на 0,5% и первого сорта — на 0,2%. Отбор другой фракции — сход с сит 2х20 мм в количестве 16% — позволил извлечь еще больше муки высоких сортов и снизить зольность муки общего выхода, хотя содержание сырой клейковины уменьшилось.
Дальнейшее выделение из помольной партии фракции — сход с сита 2,5х20 мм — не дало заметных технологических результатов: незначительно увеличился выход муки высоких сортов (на 0,3%) и общий выход (на 0,2%), снижена зольность муки, однако наблюдается и снижение количества сырой клейковины. Это указывает на то, что при отборе сверх оптимума менее крупных фракций убывает белка больше, поскольку его содержание выше, чем в более крупных фракциях.
Технологические свойства зерна, зависящие от его формы и геометрических размеров

В исследованиях А.М. Николенко, проведенных под руководством автора, также установлена степень влияния отбора в определенных пределах мелкой фракции зерна на изменение величины выхода и качества муки. Использовали пшеницу III типа (Оренбургской области) влажностью 12,1%, содержавшую сорной примеси 1,2%, зерновой — 2,3%, в том числе разрушенных (битых) зерен 1,7%; пшеницу IV типа (Краснодарского края) влажностью 12,4%, содержание сорной примеси в которой составляло 0,9%, зерновой — 4%, в том числе разрушенных зерен 1,2%.
Основные физико-химические показатели зерна пшеницы этих типов и их фракций представлены в таблице 5.
Приведенные данные подтверждают ранее полученные зависимости выхода и качества муки от величины снижения соответствующих фракций зерна пшеницы в помольных партиях. При этом стекловидность изменялась незначительно, а содержание крахмала и эндосперма убывало по мере уменьшения размерности фракций. Отмечалась тенденция к некоторому повышению количества белков и сырой клейковины.
Крупообразующая способность, как видно из данных таблицы 6, в сравнении с исходным образцом была максимальной у фракции, полученной сходом с сита 2,8х20 мм. Минимальный выход крупок и дунстов с резко пониженными показателями их качества наблюдался из фракций 2,0*20/1,7*20. Это сказывалось на величине и качестве (зольность, количество сырой клейковины Kc) муки общего выхода и соотношении отдельных сортов, что видно из данных таблицы 7.
Технологические свойства зерна, зависящие от его формы и геометрических размеров
Технологические свойства зерна, зависящие от его формы и геометрических размеров

При выделении из зерновой массы фракции проходом через сита (2—2,4)*20 мм в количестве 10—12% увеличивался общий выход муки на 0,5—0,8%, а высоких сортов — на 2,5—3,5%. Такая закономерность подтверждена результатами исследований, проведенных во ВНИИЗ, Школе крупчатников и Джамбулском технологическом институте легкой и пищевой промышленности.
Следует отметить, что в практике редко или почти не встречаются зерновые массы, состоящие лишь из одних зерен, не проходящих через сито с отверстиями 3x20 мм. Даже максимально выполненные зерна, образующие выравненную массу, все же имеют соответствующие соотношения различных фракций. Величина этого соотношения обусловлена многими причинами: сортовыми особенностями посевного зерна, неодновременностью его созревания, погодными и почвенно-климатическими условиями, уровнем агротехники.
Этим объясняется то, что на мукомольные заводы поступают зерновые массы, в которых преобладают фракции, характеризующиеся суммарным остатком на ситах с отверстиями 3х20 мм и 2,5х20 мм в пределах 75—80%. И только в партиях с плохо выполненными зернами и минимальной массой остаток на сите 2х20 мм составляет 60—65%. Мелкие фракции, формируемые из прохода через сито 2,5х20 мм и остатка на сите 2х20 мм, содержатся в зерновой массе в количестве, не превышающем 18—22%. Ho в технологическом отношении около половины этого количества (9—11%) является биологически ценным сырьем для выработки муки. Поэтому для наиболее полного извлечения мучных ресурсов из более выполненного зерна при одновременном улучшении качества муки целесообразно отбирать из массы пшеницы, используемой на сортовых мукомольных заводах, до 10—12% мелкого зерна, направляя его на комбикормовые предприятия.
Это освободит зерноочистительные отделения от засорителей. Проходом через сита (2—2,4)*20 мм представится возможным удалять вместе с мелкой фракцией до 80% сорной и зерновой примесей, создавать технологически оптимальные партии зерна. В результате этого сократится число сепараторных систем, потребуется строго дифференцированный подход к применению соответствующих способов и режимов кондиционирования зерна, шелушения и очистки его поверхности. Кроме того, повысится эффективность работы измельчающих машин, улучшится вымольная операция, уменьшится число крупочных (драных) и размольных систем, сократится протяженность помола и снизится удельный расход энергии на выработку 1 т продукции.
В то же время важно добиваться на мукомольных заводах максимального выхода муки, приближая его к уровню содержания в пшенице эндосперма и по качеству — к его зольности. Такое направление вполне осуществимо и выгодно как для мукомольных, так и для комбикормовых заводов.