Пользователь

Выполнить вход
 
 



Исследование процесса обогащения крупок при сортовом помоле зерна тритикале


Введение. Актуальные направления развития мукомольного производства включают как совершенствование технологий переработки традиционных культур (пшеница и рожь), так и разработку новых технологий  переработки нетрадиционных культур, таких как тритикале. Конечная цель развития отрасли заключается в разработке новых и совершенствования традиционных технологий и создании продуктов переработки зерна с заданным составом и свойствами.

          Технологические свойства зерна тритикале сравнительно мало изучены, что объясняет отсутствие промышленной  переработки тритикале на мукомольных заводах для продовольственных целей. Во ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки» проводятся фундаментальные и прикладные исследования по разработке основных способов управления технологическими процессами подготовки и размола зерна различных культур с целью получения продуктов с заданным химическим составом и свойствами [1-6]. Так, на примере переработки зерна тритикале в муку и крупу, определены оптимальные режимы гидротермической обработки зерна тритикале перед помолом в хлебопекарную муку [7]. Разработаны принципы формирования стабильных потоков муки из различных анатомических частей зерновки, что позволяет формировать различные сорта муки и номера крупы с заданным составом и свойствами. На основании этих принципов впервые в РФ разработаны межгосударственные стандарты на муку и крупу из продовольственного зерна тритикале. Применение разработанных технологий позволяет получать такие продукты из зерна тритикале как: сортовая хлебопекарная мука, крупа целая и номерная, хлопья, крупа типа «манной», крупка для макаронных изделий и др. [8-11].

           Цель исследований – изучение процессов обогащения на ситовеечных машинах крупок, полученных на первых трех драных крупообразующих системах, при сортовом помоле зерна тритикале.


 Материалы и методы исследования. Объектами проведенных исследований служили сорта тритикале урожая 2016 года «Александр», «Валентин» и «Водолей», созданные на кафедре селекции и семеноводства полевых культур и селекционной станции им. П.И. Лисицина РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. Диапазон значений показателей качества исследуемых проб представлен в таблице 1. Поскольку исследуемые образцы зерна тритикале не содержали сорную и зерновую примеси, технологический процесс подготовки зерна тритикале к помолу включал только гидротермическую обработку: зерно увлажняли до 14-15% и отволаживали в течение 10 часов [7]. Технологический процесс размола зерна тритикале включал 4 драных, 3 ситовеечных, 2 шлифовочных и 6 размольных систем. Измельчение осуществляли на размоло-сортирующем агрегате РСА-4 и РСА-5. Просеивание измельченного продукта проводили на лабораторном рассеве. Обогащение промежуточных продуктов размола зерна тритикале осуществляли на лабораторной ситовеечной машине. Параметры и режимы измельчения соответствовали рекомендованным «Правилам организации и ведения технологического процесса на мукомольных заводах» для сортовых помолов пшеницы по сокращенной технологической схеме.

Таблица 1 – показатели качества исходного зерна тритикале
Сорт
Тритикале
Показатели качества
Масса 1000
зерен, г
Стекловид-
ность, %
Натура,
г/л
Зольность, % Влажность, %
«Александр»
2016 г.
41,7 40 736 1,87 11,2
«Валентин»
2016 г.
47,7 55 752 1,98 11,6
«Водолей»
2016 г.
49,2 67 781 1,76 11,8
          
           Результаты и обсуждения. Анализ состава промежуточных продуктов предусматривал, во-первых, классификацию частиц по содержанию эндосперма, во-вторых, оценку их количества.
Классификация по содержанию эндосперма промежуточных продуктов предусматривала 3 – класса. Первый класс – крупки, частицы, состоящие из эндосперма; второй класс – сростки, т.е. частицы, состоящие из преимущественно из эндосперма и небольшого включения оболочек; третий класс – сходовый продукт, частицы, преимущественно состоящие из оболочек. Оценка проводилась визуально.

Определение количества частиц различных классов проводили следующим образом. Смесь частиц определенного класса равномерно в один слой  распределяли на ровной, хорошо освещенной  белой поверхности. Подсчет частиц производили на площади 1 см2 (площадка 1х1 см), используя текстильную лупу 7х. Количество выборок сформированных таким образом составляло не менее 7. Определение необходимого объема измерений проводили на основании статистического анализа.
Количество частиц в выборке варьировали в широком диапазоне, однако, для фракции 900/560 количество частиц  от 15 до 55 штук, для фракций 560/355 и 355/250 количество частиц в выборке от 35 до 150 штук (см. рисунок 1 и 2).
 
  
                                        А                                                                    Б
Рисунок 1 – Зависимость содержания крупок 1 др с  сорта Александр от объема выборки. А –фракция 560/355; Б – фракция 900/560
 
   
                                        А                                                                    Б
Рисунок 2 – Зависимость содержания крупок  фракции 355/250 от объема выборки А - сорт Валентин, Б - сорт Александр
 
Статистический анализ показал независимость содержания крупок от объема выборки. Коэффициент корреляции менее 1%. Таким образом, данный способ оценки содержания частиц различных классов дает объективную информацию.
На рисунке 3 показано изменение средневзвешенной величины содержания крупок от количества частиц. Данные показывают, что стабилизация показателя концентрации крупок достигается при общем количестве частиц более 700.
 
 
 
Рисунок 3 – Зависимость содержания крупок от общего количества частиц

        Визуальный осмотр фракций промежуточных продуктов показал, что вне зависимости от сорта зерна, крупная крупка (900/560) II др. с. и средняя крупка (560/355) III др. с. содержат незначительное количество частиц эндосперма. Это подтверждается показателем зольности данных фракций. Зольность фракции 900/560 III др.с. варьировала от 2,29 до 2,94%. Зольность фракции 560/355 для III др.с. от 2,50 до 3,31%. Целесообразность обогащения крупок в ситовеечных машинах имеет смысл при концентрации «чистых» крупок более 50%. По этой причине был проведен предварительный анализ состава фракции 900/560 II др. с. и 560/355 III др. с. и определены концентрации крупок, сростков и сходовых продуктов. Результат такого анализа представлен ниже.
         Средневзвешенное значение (медиана) состава фракции 900/560 – II др. с.:
Крупки – 28,3% (27,7%); Сростки – 58,7%; Сходовый продукт – 13,3%.
         Средневзвешенное значение (медиана) состава фракции  560/355 – III др.с.:
Крупки – 42,0%; Сростки – 50,4%; Сходовый продукт – 7,6%.

         Таким образом, фракции 900/560 II др. с. и 560/355 III др. с.  нецелесообразно направлять на обогащение в ситовеечные машины. Соответственно, при проведении последующих помолов данные фракции объединяли со сходовыми продуктами соответствующих систем. Качественный анализ состава различных фракций представлен в таблице 2.
Таблица 2 – Качественный состав фракции 900/560 продуктов размола I др. с.
 
Сорт тритикале Система Крупки, % Сростки, % Сход, % Сростки/сход
Александр 1 др. с. 56,8 22,3 20,9 1,07
Валентин 1 др. с. 65,7 19,6 14,7 1,33
Водолей 1 др. с. 77,4 11,7 10,9 1,07
 
Таблица 3 – Качественный состав фракции 560/355  продуктов размола I-II  др. с.
 
Сорт тритикале Система Крупки, % Сростки, % Сход, % Сростки/сход
Александр 1 др. с. 54,6 33,1 12,3 2,69
2 др. с. 81,5 14,6 3,9 3,74
Валентин 1 др. с. 78,5 13,6 7,9 1,72
2 др. с. 87,2 9,1 3,7 2,46
Водолей 1 др. с. 75,6 19,5 8,5 2,29
2 др. с. 92,5 5,5 2,0 2,75
 
Таблица 4 – Качественный состав фракции 355/250 продуктов размола I -III др. с.
 
Сорт тритикале Система Крупки, % Сростки, % Сход, % Сростки/сход
 
Александр
 
1 др. с. 71,8 20,7 7,5 2,76
2 др. с. 81,6 10,0 5,4 1,85
3 др. с. 74,8 18,4 6,8 2,71
 
Валентин
1 др. с. 75,9 16,3 7,8 2,09
2 др. с. 86,3 9,9 7,8 1,27
3 др. с. 82,7 13,1 5,2 2,52
 
Водолей
1 др. с. 87,0 10,0 3,0 3,33
2 др. с. 91,0 6,7 2,3 2,91
3 др. с. 83,5 12,0 4,5 2,67
 
        Сопоставляя качественные характеристики различных фракций драных систем, можно заключить, что промежуточные продукты размола зерна сорта тритикале «Вокализ» являются наилучшими по содержанию крупок, а сорт «Александр» по этому показателю наихудшим. Это различие может быть объяснено различием исходных сортов тритикале по стекловидности.

        Из таблиц 3 и 4 следует, что наилучшими показателями обладали крупки II др. с. Как правило, фракция 355/250  содержала крупок  несколько больше, чем  в других фракциях, что подтверждает общее правило формирования промежуточных продуктов размола. Для фракции 900/560 характерно значительное содержание сходовых продуктов. Среднее значения отношения сростки/сход составило 1,15. Для фракции  560/355 это отношение составило – 2,61 и для фракции 355/250 – 2,54.
        Таким образом, установлено высокое содержание крупок в промежуточных продуктах сортового помола зерна тритикале. На основании чего, можно сделать вывод о целесообразности их извлечения.
В итоге это позволит:
  • увеличить выход муки высоких сортов;
  • получать крупки типа манной;
  • получать крупки для макаронных изделий.

Эффективность ситовеечного процесса при обогащении крупок драных систем представлена в таблице 5. Коэффициент обогащения промежуточных продуктов размола тритикале сорта «Александр» составил: для крупной крупки – 67,6%, для средней крупки – 67%, для мелкой крупки – 63,8%; сорта «Валентин» - для крупной крупки – 68%, для средней крупки – 69%, для мелкой крупки – 62%; сорта «Водолей» - для крупной крупки – 71%, для средней крупки – 67%, для мелкой крупки – 74%.
Таблица 5 – Обогащение крупок драных систем
Фракция, мкм Выход/зольность крупок, %
сорт «Александр» сорт «Валентин»  сорт «Водолей»
до С/В после С/В до С/В после С/В до С/В после С/В
900/560 12,8/1,08 9,1/0,73 22,6/1,14 17,9/0,78 22,4/0,93 18,3/0,66
560/315 22,6/0,97 17,2/0,65 26,4/1,03 22,3/0,71 27,6/0,85 21,6/0,57
315/220 8,1/0,80 4,7/0,51 9,9/0,86 7,4/0,53 9,5/0,74 7,0/0,55
Всего 43,5 31,0 58,9 47,6 59,5 46,9
Эффективность, % 71,0 80,8 78,8
 
        Подтверждение эффективности обогащения промежуточных продуктов драных систем было получено по результатам лабораторных помолов. На рисунке 4 представлены кумулятивные кривые зольности муки сортов тритикале «Александр», «Валентин» и «Водолей».
 

Рис. 4 - Кумулятивные кривые зольности муки
1- сорт «Александр», 2 – сорт «Валентин», 3 – сорт «Водолей»
 
        Высокая стекловидность зерна сорта «Водолей» и низкая зольность обеспечили высокий результат помола. Так, в результате переработки был получен выход муки 65% при зольности 0,55%.
        Результат помола зерна сорта «Александр» уступал другим сортам, что связано с низкой крупообразующей способностью данного зерна.

        Сопоставляя результата помола зерна тритикале по развитой технологической схеме, включавшей ситовеечный и шлифовочный процессы с результатами помолов по сокращенной схеме, можно констатировать увеличение выхода низкозольной муки на 20 - 35 %. 
 
Выводы. Таким образом, по результатам проведенных исследований можно заключить, что обогащение крупок драных систем сортового помола зерна тритикале характеризуется высокой эффективностью.
        Установлено высокое содержание крупок в промежуточных продуктах сортового помола зерна тритикале, на основании чего, можно сделать вывод о целесообразности их извлечения.
        Применение ситовеечных машин при сортовом помоле зерна тритикале позволит увеличить выход муки высоких сортов, получать крупки типа «манной», получать крупки для макаронных изделий.
 
 
Литература
  1. Витол И.С. Белково-протеиназный комплекс зерна тритикале / И.С. Витол, Г.П. Карпиленко, Р.Х. Кандроков,  А.А. Стариченков, А.И. Коваль, Н.С. Жильцова // Хранение и переработка сельхозсырья - 2015. - № 8. -  с. 36.
  2. Чиркова, Л.В. Тритикале: 140 лет истории. От зерна к муке / Л.В. Чиркова, Р.Х. Кандроков,  Г.Н. Панкратов // Кондитерское и хлебопекарное производство. - 2015. - № 9. -  с. 8.
  3. Витол, И.С. Биохимическая характеристика новых сортов тритикалевой муки / И.С. Витол, Е.П. Мелешкина, Р.Х. Кандроков, И.А. Вережникова, Г.П. Карпиленко // Хлебопродукты. – 2016. – № 2. – С. 42-44.
  4. Панкратов, Г.Н. Исследование процесса измельчения зерна тритикале / Г.Н. Панкратов, Р.Х. Кандроков, Е.В. Щербакова // Хлебопродукты. – 2016. – № 10. – С. 59-61.
  5. Зверев, С.В. Влияние степени шлифования зерна тритикале на показатели качества крупы /  С.В. Зверев, И.А. Панкратьева,  О.В. Политуха, И.С. Витол, Н.А. Игорянова  // Хлебопродукты. – 2017. – № 1. – С. 54-55.
  6. Витол, И.С. Ферментативная модификация муки тритикале с использованием протеолитических ферментных препаратов / И.С. Витол, Г.П. Карпиленко  // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2015. – № 9. – С. 17-22.
  7. Кандроков, Р.Х. Влияние ГТО на выход и качество тритикалевой муки / Р.Х. Кандроков, А.А. Стариченков, Т.С. Штейнберг // Хлебопродукты. - 2015. - № 1. -  с. 64.
  8. Панкратов, Г.Н. Технологические свойства новых сортов тритикалевой муки / Г.Н. Панкратов, Е.П. Мелешкина, Р.Х. Кандроков, И.С. Витол  //  Хлебопродукты. – 2016. –№ 1. – С. 60-62.
  9. Кандроков, Р.Х. Технология переработки зерна тритикале в крупу типа «манная» /  Р.Х. Кандроков,  Г.Н. Панкратов  // Хлебопродукты. – 2017. – № 1. – С. 52-53.
  10. Зверев, С.В. Производство хлопьев из зерна тритикале /  С.В. Зверев, И.А. Панкратьева,  О.В. Политуха, // Хлебопродукты. – 2015. – № 9. – С. 54-55.
  11. Панкратьева, И.А. Крупа из зерна ржи и тритикале /  И.А. Панкратьева,  Л.В. Чиркова, О.В. Политуха  // Хлебопродукты. – 2017. – № 2. – С. 58-59.
 
Д-р техн. наук, профессор Г.Н. Панкратов; канд. техн. наук Р.Х. Кандроков
 
Статья опубликована в журнале: 
Пищевая промышленность. – 2017. - №7. – С.30-33.
 
8/2/2017
Вам понравилась статья?