Явления деформации в зерне

09.05.2015

Физические изменения, происходящие в зерне при набухании, связаны с возникновением значительных усилий и влияют на сцепленность отдельных частей зерна между собой, что отражается на технологическом процессе переработки зерна. Под влиянием этих усилий нарушается связь между оболочкой и эндоспермом. Кроме того, в самой оболочке и эндосперме возникают напряжения, связанные с изменением механических свойств этих составных частей зерна.
При этом нужно отметить, что при изучении изменений в механических свойствах мы встречаемся с возникновением весьма значительных усилий. Так, например, исходная причина набухания — всасывающая сила гидрофильных коллоидов, входящих в состав зерна, связанная с осмотическими явлениями внутриклеточного раствора, — весьма велика. Как показали опыты Шалла, у крупяных культур (горох) водопритягательная сила равна 1294 ат, у бобов сои 1354 ат, у пшеницы и ржи, как указывают Леман и Айхеле, ещё выше.
Так называемое «давление набухания», измеряемое сопротивлением увеличению объёма тела при набухании, также весьма велико и связано с усилиями, способными вызвать весьма значительные деформации. Всё это приводит к резкому изменению структуры зерна и связанных с ней механических свойств как отдельных частей, так и зерна в целом.
В первую очередь нарушается связь между оболочкой и эндоспермом. Преодоление этой связи всегда являлось задачей технолога, стремящегося свести преодоление сопротивления при измельчении к минимуму и облегчить дальнейший размол зерна так, чтобы все усилия были направлены исключительно на полезную работу измельчения, и тем самым поднять к.п.д. вальцевого станка.
Сила сцепления между оболочкой и эндоспермом у различных сортов пшеницы различная. Но особенно сильна она у ржи, что вместе с большей вязкостью эндосперма приводит, с одной стороны, к повышению удельного расхода энергии при перемоле ржи на 10—15% при одинаковых прочих условиях (влажность, выход, крупнота помола), а с другой, — к отказу от крупинчатого помола, применения веек и к переходу на низкий помол.
Одно время технологи пытались это сцепление в зерне преодолеть путём предварительного пропуска зерновой массы между валками. При этом происходит смещение между внешними и внутренними слоями зерна, приводящее к более лёгкому отделению оболочки. Эти сдвиги достигаются на гладких валках, так называемых «плющильных», или «давильных», станков, где относительная скорость vo=vб-vм либо равна 0, либо принимает небольшие значения. Такие давильные станки одно время применялись даже при переработке пшеницы низким помолом и долгое время использовались при переработке ржи.
Однако преодоление сцепления обычным путём, без увлажнения, полностью не достигает цели и связано с большой затратой энергии. В то же время выяснилось, что влажность является фактором, резко влияющим на величину сцепления. При возрастании влажности зерна сцепление между оболочкой и эндоспермом уменьшается, что можно отнести за счёт возникновения при дополнительном увлажнении зерна новых напряжений, приводящих к смещению оболочек по отношению к эндосперму.
Явление это хорошо известно технологам, наблюдающим более лёгкое отделение оболочек, отставание крупных частиц этих оболочек при шелушении зерна на машинах после мойки, где зерно, как известно, увлажняется на 2—3 и даже 4%. Выполненное таким «мокрым» способом шелушение, или «оголение», зерна, как его неудачно продолжают именовать у нас, вернее декортикация, сейчас применяется при возобновлении попыток получить муку из целого зерна.
Попытки отдельных изобретателей, например Клопфера, Шлюттера и др., как указывает Нейман в своей работе, посвящённой суррогатам хлеба, добиться полного отделения оболочек сухим путём на специально сконструированных для этой цели шелушильных машинах не достигли цели. Поэтому ещё 25 лет назад перешли на влажный способ. В этой области известны работы Штейнметца, опубликованные в 1917 г., который использовал набухание зерна, предварительно увлажнённого тёплой водой, затем подвергнутого опрыскиванию холодной водой и, наконец, направленного на шелушильную машину с сильным ударным действием, в результате чего почти полностью удалялись плодовые оболочки. Аналогичные опыты были проведены несколько лет назад и в России крупчатником Шехтман в Харькове, также использовавшим мокрое шелушение для целей декортикации и достигшим даже лучших результатов, чем получил в своё время Штейнметц. Однако соображения эксплуатационного порядка не дали развиться этим опытам, подтвердив лишь усиление отделимости оболочки, т. е. уменьшение сцепления при повышении влажности.
В последнее время этим вопросом снова стали заниматься в США, где горный инженер Ирлэ (Earle) использовал обычно применяемый при обогащении руд метод флотации для отделения оболочки зерна, используя воздействие воды в соединении с последующими шелушильными приёмами.