М.у. на тему «Формирование помольной смеси зерна на

ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»
Кафедра технологии хранения и переработки
растениеводческой продукции
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическим занятиям по дисциплинам
«Основы научных исследований в агрономии»
«Основы научных исследований»
на тему:
«Формирование помольной смеси зерна на мукомольном заводе»
для студентов, обучающихся по специальности 110 305.65
«Технология производства и переработки
сельскохозяйственной продукции»,
и по направлению подготовки 260 100.62 (бакалавры)
«Продукты питания из растительного сырья»
Краснодар 2011
2
Методические указания подготовлены ст. преподавателем кафедры технологии
хранения и переработки растениеводческой продукции, д.т.н., проф. Сокол Н.В.
Методические указания одобрены методической комиссией факультета
перерабатывающих технологий, протокол №4 от «20» декабря 2011г.
Рецензент: Чаусов В.М. – к.с.-х.н., доцент кафедры технологии хранения
и переработки растениеводческой продукции
3
ТЕМА: ФОРМИРОВАНИЕ ПОМОЛЬНОЙ СМЕСИ ЗЕРНА НА
МУКОМОЛЬНОМ ЗАВОДЕ
Цель занятия: 1. Ознакомиться со стабилизацией технологических
свойств зерна посредством смешивания разнородных по качеству партий.
2. Освоить метод расчета состава помольной партии заданного качества.
Основные теоретические положения
Партия – любое количество зерна, однородное по качеству, предназначенное к одновременной приемке, отгрузке или одновременному хранению,
оформленное одним документом о качестве.
Свойство зерна – объективная особенность зерна, проявляющаяся при
уборке, хранении, переработке и потреблении.
Качество зерна – совокупность свойств зерна, обуславливающих его
пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением.
Зольность зерна – содержание окислов минеральных веществ, остающихся в виде золы при сжигании продукта, выраженное в процентах к массе
сухих веществ продукта.
Стекловидное зерно – зерно плотной структуры с полностью гладкой и
блестящей поверхностью разреза эндосперма, полностью просвечиваемое на
специальном устройстве.
Клейковина зерна – комплекс белковых веществ зерна, способных при
набухании в воде образовывать связную эластичную массу.
1. Общие требования, предъявляемые к составлению однородных
помольных смесей зерна
Для достижения стабильной работы мукомольного завода, повышения
уровня использования зерна, улучшения качества муки, рационального использования запаса зерна в элеваторе формируют помольную партию, каждый компонент предварительно обрабатывают.
Составленная помольная смесь должна обеспечивать бесперебойную работу завода примерно в течение 10…15 суток.
Необходимость составления помольной смеси обусловлена тем, что на
заводы поступают партии зерна из разных районов произрастания, различных
типов и сортов. Раздельная переработка каждой партии зерна пшеницы приведет к выработке муки различного качества, что не позволит, например, хлебозаводам выпускать стабильные по качеству хлебобулочные изделия. Поэтому
технологически рациональное образование помольной смеси является приемом,
позволяющим обеспечить устойчивую работу предприятия и выпускать однородную по качеству продукцию.
Важнейшей операцией, проводимой для стабилизации технологических
свойств, служит смешивание зерна различного качества. Под стабилизацией
4
понимают устойчивость показателей технологических свойств зерна в течение
длительного периода. В нашей стране вопросами технологического обогащения
сырья для мукомольных заводов (смешиванием) занимались профессора Я.Н.
Куприц, П.Т.Эйдус, С.И.Теумин, Б.Я.Зибель, Н.П.Козьмина, изучавшие смешивание пшеницы по мукомольным и хлебопекарным свойствам. Ими отмечено,
что масса 1000 зерен и натура зерна не могут служить показателями для смешивания. При формировании помольных партий можно смешивать различные
компоненты по одному из показателей: стекловидность, качество сырой клейковины, зольность, физические свойства теста. Эти показатели подчиняются
закону аддитивности, т.е. могут быть определены посредством расчета средневзвешенных величин.
Смешивание перед помолом позволяет использовать зерно с пониженными технологическими свойствами, при самостоятельной переработке которого нельзя получить стандартную муку.
При поступлении зерна нового урожая его необходимо в течение первых
двух месяцев использовать в смеси с зерном урожая прошлых лет.
Соотношение составляющих помольной смеси следует проверять пробными помолами на лабораторной мельнице.
При составлении смеси технологически разных компонентов зерна пшеницы необходимо выполнять следующее:
–
размещать зерно в зернохранилищах по определенным признакам;
–
формировать в элеваторах и складах предварительные смеси по определенным мукомольным и хлебопекарным свойствам, отбором мелкой фракции зерна и после этого:
–
раздельно подготавливать в зерноочистительном отделении компоненты смеси, существенно отличающиеся по физико-технологическим свойствам;
–
смешивать предварительно подготовленные партии зерна перед направлением смеси в размольное отделение.
Размещение и хранение зерна в элеваторах и на складах зерноперерабатывающих предприятий должны обеспечивать сохранение количества и улучшение качества принятого зерна до направления его в переработку.
Партии зерна с разными технологическими свойствами следует хранить
раздельно:
–
по типу, желательно при этом учитывать сорт и район произрастания;
–
по влажности – при разности значений 1% и более.
–
по стекловидности – менее 40%; от 40 до 60%; 60% и более;
–
по зольности – менее 1,97; 1,97 и более;
–
по содержанию клейковины – свыше 23%, 23–20% и ниже 20%;
–
по натуре – свыше 755 г/л, от 755 до 690 г/л и менее 690 г/л.
Кроме того, хранят отдельно зерно сильной или слабой пшеницы, поврежденное клопом-черепашкой, полынное и т.п. Строгое выполнение этих
требований позволяет инженеру-технологу так подобрать компоненты помоль-
5
ной партии, чтобы она обладала достаточно высокими технологическими свойствами.
На элеваторах зерно, входящее в состав помольной смеси, смешивают на
подсилосных транспортерах, выпуская на него из силосов отдельные компоненты смеси в заданном соотношении. Смесь направляют в оперативные силосы, из которых ее передают в зерноочистительное отделение мукомольного завода.
Зерно, направляемое в зерноочистительное отделение, должно иметь:
влажность до 12,5% (для пшеницы 1 и 3 типов), до 13,5% (для пшеницы других
типов); содержание сорной примеси не более 2%, в том числе вредной не более
0,2%, а зерновой – не более 5% в пшенице и 4% во ржи; клейковину – по количеству и качеству, обеспечивающую выработку муки, удовлетворяющей по
этому показателю требованиям стандарта.
При отсутствии элеватора на предприятии зерно, подлежащее переработке, подают в зерноочистительное отделение из складов в бункера для неочищенного зерна, которые должны иметь вместимость, рассчитанную на работу мукомольного завода в течение 24–36 ч. При этом зерно размещают в этих
бункерах в зависимости от его технологических свойств и качества. Величину
отдельных потоков смеси по заданной рецептуре регулируют объемными дозаторами, установленными на выпуске зерна из бункеров. В процессе дальнейшего перемещения зерно смешивается в шнеке.
Смешиванию подвергают: а) зерно, различное по влажности, если расхождение по этому показателю исходных партий не превышает 1,5%; б) зерно
высокозольное с низкозольным так, чтобы получить смесь зольностью не выше
1,97%; в) зерно различной стекловидности для получения средней стекловидности 50…60%; г) зерно, имеющее различные показатели клейковины, с тем
чтобы получить муку, соответствующую стандарту.
Лучший эффект смешивания достигается при раздельной подготовке
каждой партии зерна с различными технологическими свойствами. Для этого на
заводах большой производительности организуют два-три потока подготовки
зерна и для каждого потока устанавливают технологически оптимальный режим.
На предприятиях с небольшой суточной производительностью может
быть принята последовательная подготовка различных партий. Зерно в этом
случае смешивают в процессе его подготовки к помолу после бункеров для отволаживания.
Твердую и высокостекловидную пшеницу целесообразно смешивать с
другими партиями после увлажнения и отволаживания.
2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА КОЛИЧЕСТВА КОМПОНЕНТОВ ПОМОЛЬНОЙ СМЕСИ ЗЕРНА
Помольные партии зерна в основном формируют из компонентов полноценного зерна. В некоторых случаях можно использовать для переработки
зерно худшего качества в смеси с полноценным.
6
При составлении помольных смесей зерна нередко предпочтение отдают
методу, основанному на личном опыте технолога и его информации о качестве
зерна, хранящегося в элеваторе. Несмотря на очевидную простоту, этот метод
субъективен.
Рецептуру помольных партий можно определить и расчетным путем по
одному показателю, подчиняющемуся правилу смешивания (по стекловидности, содержанию клейковины, зольности, влажности, физическим свойствам
муки и технологическим свойствам теста.).
Расчет соотношения компонентов помольной партии
методом баланса
Расчет выполняют по одному из показателей качества зерна, подчиняющемуся правилу смешивания (содержание клейковины, стекловидность, зольность и др.).
Общее количество зерна в помольной партии принимают за 100%.
100а = ха1 + уа2, (1)
где а – заданный показатель качества помольной партии; а1 и а2 – фактические показатели качества компонентов; х и у – процентное содержание компонентов в помольной партии.
Так как у = 100 – х, то 100а = ха1 + (100 – х)а2.
Например: Требуется составить помольную партию массой М = 500т с
содержанием сырой клейковины 28% из мягкой пшеницы 4 и 1 типов. Причем в
одной партии (4 тип) содержание сырой клейковины составляет 30%, а в другой
(1 тип) – 22%. Используя формулу (1) находим процентное содержание компонентов смеси.
а = 28%; а1 = 30%; а2 = 22%.
100 * 28 = 30х + (100 – х) * 22
2800 = 30х + 2200 – 22х
х=
2800 − 2200
= 75 ;
8
Следовательно, у = 100 – 75 = 25.
Т.к. доля 1 компонента составляет 75%, то
м1 =
500 * 75
= 375 т;
100
м2 = 500 – 375 = 125т.
Расчет соотношения компонентов помольной партии из любого
числа компонентов
Р.Р. Галицким предложен метод расчета составных частей по одному из
показателей: зольность, стекловидность, содержание клейковины и др. Как известно, правило смешивания заключается в равенстве произведения общего количества смеси и его показателя качества сумме произведений количества каждого компонента на показатель его качества.
7
При расчете исходят из того, что все учитываемые показатели качества
подчиняются закону аддитивности, т.е. могут быть найдены посредством расчета средневзвешенной величины.
м1 х1 + м 2 х 2
;
М
х=
Для случая формирования помольной партии из двух компонентов можно составить уравнения:
М х = м1 х 1 + м 2 х 2 ;
М = м1 + м 2 .
где М – масса итоговой помольной партии; м 1 – масса первого компонента; м 2 – масса второго компонента, х – средневзвешенное значение избранного показателя качества зерна; х 1 – значение показателя качества первого
компонента; х 2 – значение показателя качества второго компонента.
Отсюда получаем массу исходных компонентов:
м1 =
М ( х − х2 )
;
( х1 − х 2 )
м 2 = М − м1 ,
Для партии из трех компонентов аналитически задача решается при условии равенства масс двух из них. Приняв м2 = м3, получим
х 2 + х3
)
2
;
х2 + х3
х1 −
2
М (х −
м1 =
м2 = м3 =
М − м1
.
2
Пример 1. Требуется составить помольную партию массой М = 500т с
содержанием сырой клейковины 28% из мягкой пшеницы 4 и 1 типов. Причем в
одной партии (4 тип) содержание сырой клейковины составляет 30%, а во второй (1 тип) – 22%.
Используя формулы (1) и (2), находим массу первого и второго компонентов:
м1 =
500(28 − 22)
= 375 т;
30 − 22
м 2 = 500 – 375 = 125т.
Проверка: для случая формирования помольной партии из двух компонентов можно составить уравнение
М х = м1 х1 + м 2 х 2 , откуда
м1 х1 + м 2 х 2
М
375 * 30 + 125 * 22
х=
= 28,0%
500
х =
8
Средневзвешенное содержание сырой клейковины равно заданной величине. Расчет проведен правильно.
Пример 2. Требуется составить помольную партию массой 500т, общей
стекловидностью 60%, из следующих трех компонентов:
пшеница 4 типа стекловидностью 83%;
пшеница 3 типа стекловидностью 58%;
пшеница 1 типа стекловидностью 44%.
м1 =
58 + 44
)
2
= 140,6 т
58 + 44
83 −
2
500(60 −
м2 =
500 − 140,6
= 179,7 т
2
м 3 = м 2 = 179,7 т
Проверка: х =
140,6 * 83 + 179,7 * 58 + 179,7 * 44
= 60%.
500
Получаем заданное значение стекловидности помольной партии. Следовательно, расчет проведен верно.
Расчет соотношения компонентов помольной партии методом обратных пропорций.
Данный метод позволяет определить соотношение компонентов по одному из показателей качества зерна: содержание клейковины, стекловидность,
зольность, влажность. Для расчета помольной партии заполняют таблицу, в которой указывают элементы расчета, качество и количество компонентов зерна и
помольной партии.
В основу решения задачи положено правило, согласно которому количество зерна каждого компонента должно быть обратно пропорционально по отношению к разнице в величинах показателя качества каждого компонента и величине заданного показателя качества помольной партии.
Рассмотрим пример расчета смешивания трех компонентов зерна методом обратных пропорций по показателям стекловидности. При этом следует
учесть, что стекловидность предопределяет технологические, биохимические и
энергетические характеристики зерновой массы.
Предположим, что требуется составить помольную смесь зерна массой
300т со стекловидностью 52%. В зернохранилищах находятся партии мягкой
пшеницы различных сортов: Безостая 1 – тип 4, стекловидность 58% (первая
составная часть); Лютесценс 62 – тип 1, стекловидность 50% (вторая составная
часть); Альбидум 24 – тип 3, стекловидность 40% (третья составная часть).
В основу решения задачи положено правило, согласно которому количество зерна каждой партии берется в обратной пропорции по отношению к раз-
9
нице в величинах стекловидности каждой партии и величине заданной средневзвешенной стекловидности смеси.
Примерный расчет помольной смеси зерна из трех компонентов по показателю стекловидности приведен в табл. 1.
Таблица 1
Расчет помольной смеси
Элементы расчета
Стекловидность, %
Отклонения по стекловидности от заданной
партии при смешивании %:
первой и второй составных частей, %
первой и третьей составных частей, %
Расчетное соотношение компонентов в смеси
при наличии составных частей:
первой и второй
первой и третьей
Расчетное соотношение каждой составной части смеси
Сумма частей помольной смеси
первая
58
Составные части
вторая
третья
50
40
58 – 52 = 6
58 – 52 = 6
52 – 50 = 2
–-
–52 – 40 = 12
2
12
6
–-
–6
12+2
6
14 + 6 + 6 = 26
6
Для определения массы (в тоннах) каждой составной части смеси
( м1 , м 2 , м3 ) массу помольной смеси зерна умножаем на показатель соотношения
его частей в помольной смеси и делим на сумму частей смеси.
В данном случае
300 * 14
= 161,6
26
300 * 6
м2 =
= 69,2
26
300 * 6
м3 =
= 69,2
26
м1 =
Проверяем правильность расчета, определяя средневзвешенное значение
стекловидности для получения помольной партии:
х=
м1 х1 + м 2 х 2 + м 3 х3 161,6 * 58 + 69,2 * 50 + 69,2 * 40
=
= 52%
М
300
Такие несложные расчеты могут быть применены для определения в помольной смеси других технологических показателей зерна пшеницы и ржи:
зольности, клейковины, влажности.
Известны также графические методы расчета компонентов зерновой
смеси. Так, профессор Л.И. Котляр для расчета многокомпонентной зерновой
смеси предложил семиосную номограмму, представляющую собой сочетание
треугольной и прямоугольной систем координат. Шкала номограммы имеет
разметку для четырех качественных показателей зерна: общей стекловидности,
зольности, влажности, содержания клейковины. По номограмме можно рассчи-
10
тывать многокомпонентные зерновые смеси с заданной средневзвешенной величиной любого из указанных показателей.
Значительный эффект достигается если расчет состава помольной партии проводят на ЭВМ по специальной программе. В этом случае ЭВМ при переборе вариантов исходит из целевой функции стабилизации технологических
свойств зерна в течение возможно более продолжительного периода. Такая стабилизация позволяет поддерживать режимы технологических систем на неизменных оптимальных уровнях, что положительно сказывается на эффективности процесса. С использованием ЭВМ можно одновременно учитывать не один
или два показателя, как при расчете вручную, а 5…8 или более различных показателей качества зерна, его мукомольных и хлебопекарных достоинств.
Порядок выполнения работы
1.
2.
3.
4.
Получить у преподавателя индивидуальное задание (прил.1;
прил.2),
Изучить литературу по теме,
Оформить отчет по работе.
Оформление отчета по работе
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
В письменном виде подготовить ответы на контрольные вопросы по
теме.
Записать в тетрадь данные по заданию и произвести необходимые
расчеты.
Составленный отчет представить преподавателю для обсуждения
результатов и защиты выполненной работы.
Работа зачитывается после собеседования с преподавателем по результатам задания и соответствующему теме теоретическому материалу.
Контрольные вопросы
Дать определение понятий: партия, качество зерна, свойство зерна,
зольность, стекловидность зерна, клейковина зерна.
Какие показатели качества зерна используются при формировании
помольных смесей?
Что понимается под стабилизацией технологических свойств зерна?
Для чего проводится стабилизация технологических свойств зерна.
Какие существуют методы расчета помольной смеси зерна?
Сколько компонентов берется для составления помольных партий?
Как рассчитывается состав помольной партии из двух компонентов?
Как рассчитывается состав помольной партии из трех компонентов?
11
Приложение 1
Варианты составления помольной смеси по показателю содержания
сырой клейковины
№ вар.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Помольная смесь
Содержание сыКоличество, т рой клейковины,
%
550
26
1000
28
300
25
250
24
100
25
75
26
125
24
375
25
420
23
350
24
700
28
620
23
520
24
430
22
150
23
450
25
240
24
50
26
67
22
90
30
800
27
920
23
900
24
970
25
360
24
400
28
460
24
175
25
310
22
210
26
Компоненты смеси
первой
второй
третьей
28
32
26
28
23
24
20
18
20
20
20
26
20
18
28
28
18
28
18
32
22
18
22
18
20
20
20
22
18
20
22
24
20
20
20
28
24
26
25
28
26
18
28
20
20
18
22
24
25
24
25
24
26
24
22
24
26
28
24
22
–
20
–
24
28
–
26
28
–
–
32
–
–
30
–
26
28
–
20
–
32
28
–
30
28
32
–
–
–
28
12
Приложение 2
Варианты помольной смеси по показателю стекловидности зерна
№ вар.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1.
2.
3.
4.
5.
Помольная смесь
Стекловидность,
Количество, т
%
210
60
310
50
175
70
460
60
400
60
360
50
970
75
900
50
920
70
800
70
90
50
67
70
50
60
240
50
450
70
150
60
430
50
520
60
620
70
700
40
350
50
420
75
375
70
125
60
75
50
100
45
250
60
300
65
1000
70
550
65
Компоненты смеси
первой
второй
третьей
86
75
86
74
48
80
82
60
86
42
48
84
76
86
90
80
42
46
84
38
42
40
80
78
60
40
83
78
45
42
43
40
50
40
82
50
43
38
38
80
62
46
40
36
50
30
60
82
66
60
70
56
40
42
48
32
48
42
86
78
–
–
62
48
–
40
–
–
42
–
–
–
–
48
42
38
–
–
42
–
60
88
52
–
30
60
–
30
–
50
Литература
Егоров Г.А. и др. Практикум по технологии мукомольного, крупяного
и кормового производства. – М.: Колос, 1974. – 207с.
Егоров Г.А. и др. Технология муки, крупы и комбикормов. – М.: Колос, 1984. – 276с.
Мерко И.Т., Маргун В.А., Погирной Н.Е. Структура и эффективность
технологических процессов производства муки. – М.: Колос, 1983. –
с. 239
Справочник по торговли зерном, ч.2. М., 1999.
Теория статистики: Учебник / под ред. проф. Г.Л. Громыко – М.:
ИНФРА – М, 2000. – 414с.