способ очистки зерна

Классы МПК:B02B1/02 "сухая" обработка
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Тюрев Евгений Петрович[RU],
Зверев Сергей Васильевич[RU],
Цыгулев Олег Васильевич[UA]
Приоритеты:
подача заявки:
1994-11-22
публикация патента:

Сущность изобретения: способ очистки зерна включает тепловое воздействие на зерно со скоростью нагрева 2-10 град./с до температуры на поверхности зерна 120-300oС с последующим его сепарированием. 1 табл.
Рисунок 1

Формула изобретения

Способ очистки зерна, включающий тепловое воздействие на зерно с последующим его сепарированием, отличающийся тем, что тепловое воздействие на зерно осуществляют со скоростью нагрева 2 10 К/с до температуры на поверхности зерна 120 300oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки зерновых продуктов, в частности к способам разделения нормальных хороших зерен хлебных зерновых культур от зерен, пораженных фузариозом, долгоносиком, амбарной и зерновой молью, а также другими вредителями, нарушающими структуру оболочки зерна, и может быть использовано в пищевой и крупяной промышленности.

Известен способ очистки зерна путем сепарирования, основанный на различии физико-механических свойств пораженных и здоровых зерен [1] Способ осуществляется следующим образом. Зерно подвергают сепарированию на воздушно-решетных сепараторах, в которых происходит продувка зерна в первом пневмоканале, разделение (по ширине и толщине) на крупную и мелкую фракции, продувка фракций во втором пневмоканале и рассев фракций на разгрузочном и подсевном решетах. Фузариозные зерна, отличающиеся линейными размерами, извлекаются на подсевных решетках (идут в проход), а по аэродинамическим характеристикам в пневмосепарирующих каналах (оседают в осадочных камерах). Однако из-за слабого различия признаков эффективность извлечения пораженных зерен составляет 75 при этом извлекаются только зерна при раннем поражении фузариозом, размеры и плотность которых сильнее отличаются от размеров и плотности здоровых, и не извлекаются зерна при позднем поражении фузариозом. Содержание нормального зерна в отходах 10,3 В очищенном по данному способу зерне со временем продолжают развиваться микроорганизмы, что ухудшает его санитарно-гигиеническое состояние и стойкость зерновой массы при хранении.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ обработки зерна, включающий тепловое воздействие на зерно с последующим его сепарированием [2]

Обработку зернового материала по известному способу осуществляют следующим образом, исходный материал, например поступающий с поля влажный зерновой ворох пшеницы, транспортирующими средствами подают в пневмосепарирующие элементы, при помощи которых разделяют по аэродинамическим свойствам на легкую, промежуточную и основную фракции. Легкая фракция, содержащая органические и другие сорные примеси, отводится в емкость для незерновых отходов. Основная фракция содержит большую часть обрабатываемого зернового материала нормализованного зерна. При оптимальных параметрах процесса полноценное зерно в легкой фракции практически отсутствует ( не превышает 2 от ее выхода), и содержание сорной и зерновой примеси в основной фракции не превышает базисных заготовительных кондиций на продовольственное зерно (соответственно 1 и 2).

Промежуточная фракция содержит компоненты, показатели аэродинамических свойств которых во влажном состоянии перекрываются. Поэтому ее подсушивают в сушильной установке, что улучшает условия для ее последующего разделения, а затем выделяют из нее зерно сепарирующим устройством.

Известный прием теплового воздействия на зерно (подсушивание) перед его сепарированием был использован для очистки зерна пшеницы, пораженной фузариозом и содержащей 7% фузариозных зерен. Эффективность извлечения пораженных фузариозом зерен пшеницы составляет всего 75 содержание пораженных зерен в очищенном зерне 2,80 содержание нормального зерна в отходах 11,3

Т. о. из анализа уровня техники следует, что известные технические решения являются малоэффективными в процессе очистки зернового материала от пораженных зерен, например, фузариозом.

Задачей изобретения является повышение эффективности разделения здоровых и пораженных (при ранней и поздней форме поражения) зерен, ожидаемый от использования положительный эффект более полное извлечение пораженных зерен, значительное снижение содержания нормальных зерен в отходах и содержание пораженных зерен в очищенном зерне, а также улучшение санитарно-гигиенического состояния зерновой массы и повышение ее стойкости при хранении.

Для решения поставленной задачи предлагается тепловое воздействие на зерно осуществлять со скоростью нагрева 2 10 К/с, где К Кельвин, с - секунда, до температуры на поверхности зерна 120-300oС с последующим его сепарированием.

Способ осуществляется следующим образом.

Зерно пшеницы или ячменя, ржи и других хлебных зерновых культур подается в зону тепловой обработки, где происходит интенсивный нагрев его со скоростью 2-10 К/с до температуры на поверхности зерна 120-300oС. Такой темп нагрева обеспечивается инфракрасным облучением или СВЧ. Скорость нагрева контролируется с помощью микротермопары, встроенной в зерно, и фиксируется прибором ПП-63.

После тепловой обработки зерно поступает на сепарацию, которая проводится в воздушно-решетных сепараторах. Используются машины марок ЗСМ-100, ЗСМ-50, ЗАВ-40, ЗАВ10 и другие. Зерно продувается в первом пневмоканале (скорость воздуха 6,0-7,5 м/с), разделяется (по ширине и толщине) на крупную и мелкую фракции (размер отверстий сортировочного сита 9,5-10), каждая фракция продувается во втором пневмоканале (скорость воздуха 6,0-7,5 м/с) и сепарируется на разгрузочном (размер отверстий решетки 3,5 х 20 5,0 х 20) и подсевном (размер отверстий 2,1 х 20 2,5 х 20) решетах.

Очищенное зерно подвергают лабораторному анализу и направляют на хранение в бункер.

Отходы зерна анализируют отдельно и складируют отдельно от очищенного зерна. Реализацию отходов на технические цели проводят только после заключения службы ветеринарного надзора.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения являются: 1. Нагрев зерна осуществляется со скоростью 2-10 К/с; 2. Температура на поверхности зерна обеспечивается на уровне 120-300oС; 3. Нагрев зерна обеспечивается инфракрасным облучением или СВЧ.

Нами установлено, что при тепловом воздействии со скоростью 2-10 к/с в здоровом зерне образуется избыточное давление пара-воздушной смеси, заполняющей поры эндосперма, достаточное для его вспучивания увеличения в 1,2-1,6 раза его ширины и толщины. Соответственно изменяются плотность и скорость питания. При меньших скоростях нагрева или в зернах, пораженных фузариозом или вредителями, нарушающими целостность оболочки, таких изменений не происходит из-за пониженной внутренней десорбции влаги и повышенной ее фильтрации во внешнюю среду. Поэтому после такого теплового воздействия геометрические размеры и другие физикомеханические показатели здоровых и пораженных зерен сильнее различаются между собой, что при последующем сепарировании позволяет эффективнее отделять пораженные зерна.

Тепловое воздействие на зерно с использованием инфракрасного облучения или СВЧ приводит к полной стерилизации зерна, при которой погибают внутренняя и внешняя микрофлора и вредители, поражающие зерно. Это улучшает состояние зерна и увеличивает стойкость зерновой массы при хранении.

Таким образом, реализация предлагаемого способа очистки зерна обеспечит повышение степени извлечения пораженных зерен до 90-95 снижение содержания нормального зерна в отходах до 3,0-4,8 и содержания пораженных зерен в очищенном зерне до 0,45-0,88 а также улучшение санитарно-гигиенического состояния зерна. Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1.

5 т зерна пшеницы, пораженной фузариозом и содержащей 7 фузариозных зерен, ленточным транспортером подается в зону тепловой обработки. Нагрев производится инфракрасным облучением мощностью потока лучей Р 25 Вт/м2, обеспечивающим скорость нагрева 4 К/с табл. пример 4). Зерно нагревается до температуры 220oС. После теплового воздействия зерно подается на сепарирование, которое осуществляется на машине ЗАВ-10. Зерно продувается в первом пневмоканале со скоростью воздуха 6,5 м/с, разделяется на крупную и мелкую фракции на сите с круглыми отверстиями диаметром 9,5 мм; каждая фракция продувается во втором пневмоканале со скоростью воздуха 6,5 м/с и разделяется на разгрузочном решете с размером отверстий 3,5 х 20 мм и на подсевном решете с размером отверстий 2,4 х 20 мм.

Выход очищенного зерна 4,61 т.

Содержание пораженных зерен в очищенном зерне 0,45%

Количество отходов 0,339 т.

Содержание нормального зерна в отходах 3

Эффективность извлечения пораженных зерен 94

Исследования видового и количественного состава микрофлоры очищенного зерна показали отсутствие последней, что позволяет закладывать зерно на длительное хранение.

Пример 2. 5 т зерна ячменя (шелушенного), пораженного долгоносиком и содержащего 10 пораженных зерен, подвергалось СВЧ обработке, что обеспечивает скорость нагрева 3 К/ч до температуры зерна 160oС (табл. пример 6). Затем зерно подается на сепарирование, которое осуществляется на машине ЗАВ-10, как описано выше. Скорость продувки в каналах 7 м/с, диаметр круглых отверстий сортировочного решета 10,5 мм, размер продолговатых отверстий разгрузочного и подсевного решет 4,2 х 20 и 2,4 х 20 мм соответственно.

Выход очищенного зерна 4,517 т.

Содержание пораженных зерен в очищенном зерне 0,88

Количество отходов 0,483 т.

Содержание нормального зерна в отходах 4,8

Эффективность извлечения пораженных зерен 92

Анализ очищенного зерна личинок и жучков долгоносика не выявил.

Для определения граничных значений заявляемых параметров были осуществлены опыты, идентично описанным выше примерам, результаты которых приведены в таблице.

Из таблицы видно, что при скорости нагрева менее 2 К/с снижается эффективность извлечения пораженных зерен. При нагреве зерна до температуры менее 120oС эффекта увеличения извлечения фузариозных зерен не наблюдается. При нагреве зерна до температуры более 300oС наблюдаются случаи сгорания зерен. Тепловая обработка зерна со скоростью нагрева более 10 К/с не приводит к повышению эффективности извлечения пораженных зерен, но связана с повышением энергозатрат и техническими трудностями осуществления.

Таким образом, тепловую обработку зерна необходимо проводить при скорости нагрева 2-10 К/с до температуры на поверхности зерна 120-300oС.

Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность разделения здоровых и пораженных (при ранней и поздней форме поражения) зерен. Эффективность извлечения пораженных зерен повышается до 90-95 снижается в 1,5-2 раза содержание нормальных зерен в отходах и снижается содержание пораженных зерен в очищенном зерне. При тепловом воздействии происходит стерилизация зерна, что улучшает его санитарно-гигиеническое состояние и повышает стойкость зерновой массы при хранении. Способ применим и для очистки круп хлебных зерновых культур.

Наверх