Проблема управления технологическими свойствами зерна при гидротермической обработке

14.07.2015

Решение этой проблемы заключается в отыскании таких параметров, взаимосвязанных с технологическими свойствами зерна, которые можно контролировать и регулировать посредством создания некоторой автоматической системы. Изложенный выше материал свидетельствует, что параметры внешней среды определяют не только особенности развития процесса тепло-влагопереноса, но и технологические свойства зерна. И те, и другие связаны с его физико-химическими, структурно-механическими, биохимическими и другими свойствами, изменение которых в процессе гидротермической обработки и определяет конечный результат. Между развитием различных процессов в зерне объективно должна существовать взаимосвязь вследствие подчиненности их регулирующему влиянию биологической системы зерна как живого организма. Анализ этой взаимосвязи, определение взаимообусловленности и зависимости различных процессов друг от друга и от параметров внешней среды должны дать необходимый материал для разработки теоретических основ управления свойствами зерна посредством гидротермической обработки, что приведет к практическому разрешению этой проблемы.
Некоторые данные о взаимосвязи характеристических величин приведены выше. В частности, кривые разрыхления эндосперма для данного образца зерна развиваются идентично независимо от режима его увлажнения. Установлена также взаимосвязь между кинетикой процессов разрыхления эндосперма, увлажнением зерна и выделением теплоты гидратации. Проанализирована взаимосвязь между приростом влажности зерна и степенью разрыхления его эндосперма. При этом взаимосвязь может быть принята функциональной. Высоким коэффициентом корреляции оказались связаны коэффициенты регрессии описывающего эту взаимосвязь уравнения с такими показателями свойств зерна, как его стекловидность и плотность.
Практически прямопропорционально связаны также величина контракции зерна и прирост его влагосодержания, прирост удельного объема зерна и его контракция. Большое значение имеет установленное взаимное соответствие различных характеристик мукомольных свойств зерна и прироста его удельного объема (степени разрыхления эндосперма).
Опыты показывают, что между плотностью поглощенной зерном воды и изменением мукомольных свойств зерна также имеется тесная взаимосвязь. Увеличение плотности связанной воды от 0,9 до 1,2 г/см3 приводит к повышению извлечения крупок и дунстов в драном процессе по закону прямой линии. Начиная с этого момента свойства зерна стабилизируются.
Таким образом, прослеживается цепочка взаимосвязанных характеристических величин: изменение влагосодержания ΔW, температуры Δt, контракции ΔC', удельного объема зерна ΔVуд, мукомольных характеристик (извлечения и зольности промежуточных, конечных продуктов и расхода энергии на процесс размола). Главным при этом является интенсивность процесса внутреннего тепло-влагопереноса.
Следовательно, регулировать степень изменения мукомольных свойств зерна можно посредством заданной интенсивности этого процесса.
Однако регистрация этой величины на практике представляет значительные трудности. Проще в реализации система контроля и регулирования, основанная на регистрации некоторого параметра взаимосвязанного с интенсивностью внутреннего влагопереноса. С нашей точки зрения, наиболее подходящим параметром является изменение температуры зерна в закромах для отволаживания. Для измерения температуры в настоящее время существует простая, надежная и точная аппаратура, что позволяет контролировать ее в любых условиях производства.

Нами предложена установка для контроля и регулирования процесса отволаживания зерна при «холодном» кондиционировании (рис. 85).
Зерно после увлажнения через распределяющее устройство 1 поступает в один из закромов для отволаживания. Установленный в нем термометр сопротивления или термопара TC включает самописец электронного моста или потенциометра MC. После завершения развития температурной кривой (т. е. после прекращения поступления в схему моста сопротивления MC от термопары TC сигналов по уровню выше определенного порога, что регулируют заранее) от потенциометра MC подается сигнал в командо-аппарат KA-1.
Он приводит в действие разгрузочное устройство 2; подготовленное к размолу зерно выпускается из закрома.
Контроль за опорожнением и загрузкой закрома осуществляет следящий прибор СП, получающий информацию от датчиков уровня ДУ. После разгрузки закрома прибор СП передает сообщение на командо-аппарат КА-2, ведающий загрузочными устройствами 1. Происходит заполнение закрома, что завершает цикл.
Предлагаемая принципиальная схема относится к типу системы с прямой командой или же к типу системы с разомкнутой цепью.
В настоящее время разрабатывают также системы автоматизации процессов увлажнения зерна и других этапов «холодного» кондиционирования, а этап доувлажнения зерна перед I драной системой автоматизирован посредством разработанной П.В. Артимовичем установки, которую успешно эксплуатируют на мельнице ВНИИЗ. Автоматизированы также контроль и регулирование процессов обработки зерна в аппарате ACK при скоростном кондиционировании. «Горячее» кондиционирование пока что системой автоматического контроля не обеспечено.
В то же время гидротермическая обработка, как никакой другой процесс в подготовительном отделении мельницы, нуждается в оперативном контроле. Даже незначительные отклонения параметров режима могут привести к нежелательным изменениям технологических свойств зерна.
Первая задача технолога состоит в установлении параметров оптимального режима гидротермической обработки данной партии зерна, исходя из его качественных особенностей. Однако оценка таких параметров пока что в достаточной степени разработана только для «холодного» кондиционирования. «Горячее» и скоростное кондиционирование представляют собой многоэтапные процессы, а каждый этап характеризуется несколькими параметрами. Это затрудняет разработку простой и надежной системы выбора оптимальных параметров на всех этапах «горячего» и скоростного кондиционирования.
Вторая задача технолога состоит в поддержании неизменных значений выбранных параметров в течение всей продолжительности процесса обработки данной партии зерна. Только в этом случае может быть достигнут должный эффект гидротермической обработки.
Оперативный контроль сводится в настоящее время к наблюдению за постоянством показателей, определяющих режим работы машин и аппаратов, занятых в процессе гидротермической обработки. Необходимо постоянно следить за стабильностью работы устройств, увлажняющих зерно, показаний установленных на кондиционерах и других теплообменниках приборов, измеряющих температуру и давление пара и т. п. Следует вести специальный журнал для систематической регистрации всех параметров.
Большое значение имеет автоматический контроль всех параметров процесса. В этом случае создаются благоприятные возможности оперативного вмешательства в технологический процесс подготовки зерна, правильность ведения которого в значительной мере определяет результаты его переработки в готовую продукцию.