Исследование пшеничного помола

09.05.2015

Для исследования размола пшеницы были взяты три основные сорта: Украинка как мягкая стекловидная, Московская как мягкая мучнистая и Мелянопус как твёрдая.
Украинка была получена со ст. Лиман с исходной влажностью 13,85% и зольностью 1,63% при выровненности, характеризующейся сходами с сита с диаметром отверстий 2,5 мм — 75,85%, с диаметром 2,2 мм — 17,30%, с диаметром 1,75 мм — 4,90% и проходом через последнее сито—1,95%.
В течение восьмимесячного пребывания образца в лаборатории исходная влажность его понизилась до 12,36%. Искусственное же увлажнение производилось, исходя из расчётной величины влажности 14, 16, 18 и 20% при общей, одинаковой для всех вариантов опыта длительности отволаживания Θ0-36 часам. Эта величина для данного сорта установлена после ряда рекогносцировочных опытов при различном значении Θ0, равном 24, 36 и 48 часам.
Удельный расход энергии в ватт-часах на весь драной процесс Wдр, отнесённый на 1 кг перерабатываемого зерна в зависимости от влажности последнего при одном и том же времени отволаживания, представлен в табл. 36.

Исследование пшеничного помола

В табл. 37 приведены результаты лабораторного помола пшеницы Украинка при разной влажности зерна и одном и том же времени отлежки. Из таблицы видно, как неуклонно увеличивается суммарный расход энергии на драных системах Wдр с повышением влажности зерна. Расход же энергии Wр на размольных системах в то же время уменьшается. Одновременно были установлены основные технологические показатели И, т, L и определялась характеристика муки (табл. 37).
Исследование пшеничного помола

Полученные данные позволяют сделать выводы по отношению к пшенице Украинка при переработке её в лабораторных условиях.
В части энергетической нужно отметить следующее:
1) С увеличением искусственным путём влажности зерна Вз, поступающего в переработку на I драную систему, при Θ0=const суммарный расход энергии на драной процесс Wдр в удельном выражении, как правило, увеличивается. Это обстоятельство объясняется увеличением влажности оболочечных продуктов, поступающих на вальцевые станки драных систем. Увеличение же вязкости оболочек, как мы уже установили, влечёт за собой приращение удельного расхода энергии.
2) При тех же условиях на размольных системах происходит обратное явление: Wp уменьшается, так как здесь мы имеем дело преимущественно с продуктом, в котором преобладает эндосперм, что, как мы установили на опытах с шелушёным зерном, до известного предела — переувлажнения эндосперма — ведёт к понижению расхода энергии. Объясняется это обстоятельство тем, что увеличение В усиливает расклинивающее, разрыхляющее действие воды на массу крахмальных зёрен, сопротивление которых измельчению надает и удельный расход энергии на измельчение этих продуктов, естественно, уменьшается.
3) Суммарный расход энергии WΣ= Wдр+Wр с увеличением влажности зерна от В' до В" при искусственном увлажнении получает приращение расхода энергии WΣ''—WΣ' согласно равенству:
Исследование пшеничного помола

Первый член правой части равенства, отражающий изменение расхода энергии на драной процесс при всех условиях представляет положительную величину, так как с увеличением влажности всегда увеличивается, и при переходе к большей влажности В" получается неравенство W''др-W'др≥0.
Что же касается второго члена правой части равенства W''р-W'р, то это выражение, отражающее изменение расхода энергии на размольных системах при нормальном кондиционировании и оптимальной влажности, как правило, получает отрицательное значение, так как W''р≤W'р, если увлажнение зерна осуществлено так, что эндосперм находится вне зоны переувлажнения. В противном же случае W''р, может оказаться больше W'р так как вступает в действие усиление вязкости эндосперма, предшествующее явлениям клейстеризации.
Таким образом, конечный результат значения WΣ''—WΣ' зависит от смысла неравенств:
Исследование пшеничного помола

что в свою очередь для одного и того же сырья обусловливается величиной коэффициента крупичатости Ккр = lp.
При переработке же пшеницы с 85 %-ным выходом муки некоторые мельницы практикуют увлажнение, дающее благоприятные результаты.
В целом же кондиционирование по указанным выше причинам является наиболее желательным и полезным фактором сортовых помолов.
Графически динамика расхода энергии на разных этапах производства при размоле пшеницы Украинка различной влажности на лабораторной мельнице представлена на рис. 29. Из рисунка видно, что Wдр повышается, а Wp, наоборот, понижается. Суммарная же кривая получает экстремальное выражение и проходит через минимум в зоне 17—18 % влажности, когда, очевидно, начинается полоса переувлажнения эндосперма и Wp обнаруживает тенденцию к подъёму. Этот вывод полностью совпадает с производственной практикой, дающей при сортовых помолах с развитой схемой и достаточной протяжённостью размольной линии при оптимальной технологической влажности зерна на 1 драной системе понижение общего, конечного расхода энергии на 10—15 %.
Исследование пшеничного помола

Переходя к показателям чисто технологическим, нужно отметить следующее:
1) Суммарное из-влечение добротных продуктов И на драных системах так же, как и при опытах на дробильном аппарате, увеличивается с повышением В до известного предела, соответствующего для данной пшеницы 16%, после чего уменьшается. Кривая B, таким образом, проходит через свой максимум и зоне технологических оптимумов увлажнения, о чём подробнее изложено далее. При большей же влажности, выходящей за пределы 18%, когда речь идёт уже о так называемом «сыром» зерне, начинается, концентрация явлений, предшествующих клейстеризации, так как, кроме высокой влажности эндосперма, процесс размола происходит при температуре продукта 35—40° и даже более. Появляется «комкование», как явление, которое тормозит разрыхление эндосперма и ухудшает выделение промежуточных продуктов.
2) Одновременно растёт также до известного предела и выход муки как на первых пяти размольных системах, дающих лучшую по зольности и цвету муку, так и на драных системах. На уровне влажности 16—18% выход муки стабилизируется.
3) Зольность общей муки, в составлении которой принимают участие не только драные, но и размольные системы, проходит через свой минимум в зоне 15—16% с падением зольности на 0,11—0,14%. Это обстоятельство является весьма существенным для цвета муки, так как из пяти основных факторов, принимающих, по Бэйли, участие в образовании цвета муки, весьма важным является количество от рубянистых частиц пшеницы, особенно при переработке красной пшеницы. Кроме того, Бэйли установил, что критическая точка, после которой начинается быстрое ухудшение цвета, лежит в зоне, которая соответствует зольности 0,55—0,5 %, что совпадает с полученными данными и в нашем случае соответствует зоне влажности 15—16%. При переходе в соседнюю зону как с меньшей, так и с большей влажностью зольность, как мы видели, увеличивается на 0,14—0,11%, что резко сказывается на ухудшении цвета муки.
4) Наконец, L падает на 16% при повышении влажности от 14,85 до 19,50%, так как в отношении производительности оптимальной влажностью для данной пшеницы является 14%.
Суммируя полученные результаты, изображённые графически на рис. 29, мы видим, что не все показатели имеют один и тот же оптимум влажности. Для L и зольности, например, оптимальное значение В для данного сорта расположено в зоне 14—16%. Для достижения же максимального процента извлечения промежуточных продуктов наиболее выгодной оказывается более высокая влажность порядка 16—17%. Наконец, общий расход, энергии в удельном выражении проходит через минимум еще дальше — в зоне 17—18%. Есть некоторые основания предполагать, что наилучшие хлебопекарные показатели относятся к муке, полученной из зерна с ещё большей влажностью — порядка 20—25% и даже выше.
Такое несовпадение оптимальных величин В вполне понятно и объясняется тем, что для каждого показателя имеются свои благоприятствующие факторы развития, сосредоточенные в зоне технологических оптимумов, связанных с влажностью зерна в пределах 15—20%. Выбирая влажность зерна в пределах этой зоны, мы используем тот или иной показатель в наиболее благоприятном отношении. Тут на помощь приходит не только технологическое, но и техно-экономическое значение показателя.
Поэтому для данного сорта мягкой, но стекловидной пшеницы Украинка, наиболее благоприятной для производства, нужно признать В= 16% при Θ0=36 часам. В действительности же на мельницах Украины, там, где перерабатывался рассматриваемый сорт, обычно не выдерживались ни влажность, ни время отложки. По производственным данным, например, за 1938 г. эта пшеница увлажнялась не выше 15—15,5%. Время же отволаживания, как правило, не выходило за пределы 24 часов, а иногда и меньше. Невыполнение оптимального режима увлажнения и отволаживания влечет за собой производственные потери.
Несколько иная картина получилась при исследовании другой мягкой, но мучнистой пшеницы — Московской 02411. Этим исследованиям предшествовали предварительные «рекогносцировочные» опыты переработки этой пшеницы по двум схемам: а) по разветвлённому варианту (VIII драных+14 размольных систем), обычно применяемому для размола твёрдых пшениц, и б) по сокращённому варианту (IV драных+8 размольных систем), предназначенному для мягкой пшеницы.
Экспериментально доказано, что слишком растянутая схема помола при мягкой мучнистой пшенице ухудшает техно-экономические показатели. Лабораторные помолы показали, например, что при одной и той же исходной влажности зерна 12,23% извлечение промежуточных продуктов при развитой схеме меньше, чем при сокращённой (48,50% против 61,30%).
Так как Московская пшеница обладает меньшим сопротивлением при измельчении, то увеличение протяжённости размольной линии приводит только к лишнему перетиранию промежуточных продуктов, что, естественно, связано с добавочным расходом энергии и уменьшением производительности (на 15%).
Поэтому правильный выбор режима помола в смысле протяжённости размольного процесса и коэффициента крупичатости играет решающую роль для получения выгодных технических и технологических показателей.
После предварительных опытов данная пшеница была подвергнута кондиционированию при разных условиях. С одной стороны, при Θ0=24 часам влажность менялась в пределах 12—18%. Выше этого предела эту мягкую пшеницу увлажнять было нельзя. С другой стороны, при В=14,5% Θ0 менялось в пределах от 12 до 72 часов.
Замеры производились по системам весьма тщательно. Для примера приведём полученные данные при крайних условиях опыта, когда В=14,5% и оΘ=72 часам (табл. 38).
Исследование пшеничного помола

Сопоставление результатов, полученных при всех вариантах опытов с пшеницей Московской 02411 на лабораторной мельнице, позволяет сделать для этого сорта пшеницы следующие выводы:
1) При постепенном увлажнении от 12,20 до 18,20%, удельный расход энергии Wдр в данном случае так же, как и при опытах с пшеницей Украинка, неуклонно повышается и абсолютно и относительно, причём увеличение протекает значительно интенсивнее, чем у Украинки (на 75%), а Wp уменьшается также весьма сильно (на 30%). В результате при отношении m14,5=Wдр/Wp=0,92 кривая суммарного расхода энергии WΣ проходит через минимум при 15%-ной влажности, давая понижение на 5% в сравнении с некондиционированной пшеницей.
2) С повышением влажности производительность быстро падает. Суммарное же извлечение И остаётся наиболее выгодным при 14%-ной влажности, когда и процент лучшей муки 1-й—5-й размольных систем составляет 39,9, в то время как в дальнейшем этот процент понижается до 30.
Такое положение вещей объясняется, как мы уже указывали, тем, что мягкий мучнистый эндосперм требует весьма осторожного обращения при увлажнении и излишняя влажность ведёт уже не к положительному явлению разрыхления, а наоборот, к отрицательным явлениям. Имеющее здесь место явление переувлажнения эндосперма приводит к уплотнению отдельных частиц, образующих комки, что, естественно, ухудшает условия переработки зерна в механическом и в технологическом отношениях.
3) Наиболее благоприятной величиной влажности для рассматриваемой пшеницы (Московской) являются 14,5—15%. Поэтому нужна предварительная подсушка, если пшеница поступает на мельницу с влажностью более 14%.
4) Переработка данной мягкой пшеницы, по указанным выше соображениям, обязательно должна вестись по сокращённой схеме во избежание лишних потерь и механических и технологических.
Так и поступали в дореволюционное время на волжских мельницах с мягкой пшеницей. На этих мельницах пшеница, например Русак, не только замачивалась отдельно, но и перерабатывалась отдельно, по крайней мере на драных системах. В США идут ещё дальше. По данным автора, переработка мягкой пшеницы часто производится в США на отдельных секциях мельниц, для того чтобы готовую муку смешивать в специальном отделении, даже на специальных предприятиях. Технологические результаты при этом получаются очень хорошие.
К сожалению, у нас часто забывают, что мягкая пшеница при кондиционировании нуждается в осторожной обработке. Здесь легко при увлажнении перешагнуть технологические границы и получить при кондиционировании отрицательные результаты. На тех предприятиях, где этого не учитывают, получаются большие потери.
Переходя от мягкой пшеницы к твёрдой, мы остановились на испытании весьма распространённой пшеницы Мелянопус 069. Были взяты образцы, полученные из Азовского района, с влажностью 12% и стекловидностью 94%. Учитывая особенности данного зерна, мы увеличили опытную влажность до 18% и время отволаживания варьировали в пределах 24 —72 часов. Число систем в технологическом процессе сильно возросло (в сравнении, например, с пшеницей Московской более чем в 2 раза) и составило восемь драных и шестнадцать размольных (табл. 39).
Полученные результаты показали явления обратные, чем у пшеницы Московской — количество крупок сильно возросло, процент же муки драных систем уменьшился больше чем в 5 раз. При том же коэффициенте крупичатости ККр=2 протяжённость драной и размольной линий увеличилась больше чем в 2 раза. Объясняется это большей сопротивляемостью размельчению твёрдого эндосперма пшеницы Мелянопус (в сравнении, например, с Московской пшеницей требуется большая протяжённость размольного пути, чтобы вымолоть продукт).
Исследование пшеничного помола

Такое положение вещей сейчас же сказывается на соотношении Wдр/Wp, которое в сопоставлении, например, с исследованными раньше сортами — Украинка и Московская — получает своё сравнительное значение в следующем виде.
При одной и той же влажности В=18% и Θ0=24 часам Wдр у Московской пшеницы составляет 51% общего расхода энергии W,Σ у Украинки это соотношение равно 43,5%, а у Мелянопуса лишь 30%. Таким образом с переходом к пшенице более твёрдой, с большей сопротивляемостью измельчению, суммарный расход энергии W0 растёт, неучастие драного процесса, его удельное значение, в энергетическом отношении, уменьшается.
Распределение удельного расхода по группам систем представлено в табл. 39. Из этой таблицы видно, что m18+15=0,56 при том же значении Ккр, равном 2.
Объясняется это тем, что более твёрдый эндосперм, с большим сопротивлением измельчению требует, естественно, большего расхода энергии Wр, в то время как у Wдр, где преобладающее значение имеют оболочки, приращение энергии относительно меньшее.
Всё это позволяет сделать следующее обобщение:
1) Увлажнение резче оказывает своё влияние при переработке твёрдой пшеницы.
2) Роль размольных систем при этом усиливается, так как они подвергаются большей нагрузке.