Фракционирование зерна ячменя

На тело, помещенное в вертикальном воздушном потоке (канале)  действуют сила тяжести Q и сила сопротивления воздушному потоку R. Если Q > R, то тело падает. При R > Q тело движется вверх. Если Q = R, тело находится во взвешенном состоянии, оно неподвижно относительно стенок канала. Скорость вертикального воздушного потока, при которой тело находится во взвешенном состоянии, называют скоростью витания, или критической скоростью (Uкр) данного тела.

Смесь зерна можно разделить воздушным потоком только в том случае, если критические скорости семян и примесей различны.

Критическая скорость и коэффициент парусности для одного и того же тела неправильной формы непостоянны, так как зависят от площади поверхности тела, на которую действует поток воздуха. Площадь же поверхности тела зависит от его расположения относительно направления воздушного потока.

Тела разделяют по аэродинамическим свойствам с помощью аспираторов (пневмосепараторов) или аспирационных систем, встроенных в зерноочистительные машины. Пневмо-гравитационные сепараторы с наклонным или вертикальным воздушным потоком разделяют зерно на фракции при участии сил гравитации.

        В пневмогравитационных  сепараторах, как отмечалось ранее, на частицу вороха действуют  две силы: сила тяжести Q и аэродинамическая  сила R. Направление аэродинамической силы может меняться в зависимости от направления движения воздушного потока. В таких сепараторах скорость ввода материала в камеру сепарации не превышает 1...2 м/с. В зависимости от обрабатываемой культуры скорость воздушного потока в канале изменяют, перекрывая заслонкой канал или окна вентилятора.

1.6 Фракционирование зерна решетным сепаратором.

Разделение семян по размерам.

Любое семя неправильной формы имеет длину, ширину и толщину своим размерам семена каждой культуры резко отличаются между собой. На этом свойстве основан принцип сортирования зерна по фракциям и его очистки.

 По толщине и ширине зерно  разделяют на решетках, на них  же отделяют от зерна крупные  и мелкие примеси. Решето представляет  собой металлический лист с  отверстиями одинакового размера (продолговатыми, круглыми, треугольными).

Разделение семян по толщине.

        Сквозь продолговатое  отверстие может пройти только  такое зерно, толщина S которого меньше  ширины щели отверстия. Длина  зерна не имеет значения, она  всегда меньше длины продолговатого отверстия. Так как ширина зерна всегда больше толщины, то зерно, которое не проходит сквозь продолговатое отверстие по толщине, тем более не пройдет по ширине. Следовательно, разделение семян по толщине возможно только на решете с  продолговатыми отверстиями.

Разделение семян по ширине.

Сквозь круглое отверстие зерно может пройти только в том случае, если его ширина  меньше диаметра отверстия. Длина и толщина зерна не препятствуют его проходу сквозь круглое отверстие. Следовательно, разделение семян по ширине возможно только на решете с круглыми отверстиями.

Разделение семян по длине.

Для этой цели предназначен цилиндрический триер - вращающийся стальной цилиндр с ячейками внутри. Мелкие и короткие зерна полностью погружаются е ячейки, длинные - частично. При повороте цилиндра на небольшой угол (менее 90°) из ячеек выпадают длинные зерна, а короткие выпадают позже, после дальнейшего поворота цилиндра, подъема и поворота ячейки с зерном. Таким образом, принцип разделения зерен по длине заключается в том, что длинные зерна при повороте цилиндра выпадают из ячеек раньше, чем короткие. Триер для коротких примесей (кукольный) снабжен мелкими ячейкам для выделения длинных примесей (отложным ) - крупными. В ячейку триера западают семена основной культуры, кукольного - короткие примеси.

При вращении кукольного цилиндра мелкие примеси поднимаются выше края неподвижного желоба и выпадают из ячеек в желоб, из которого удаляются шнеком. Семена основной культуры перемещаются по дну цилиндра к выходу. Овсюжный цилиндр забрасывает семена основной  культуры в желоб, а длинные примеси сходят по дну цилиндра.

        Частота вращения триерного цилиндра должна быть такой, чтобы все зерна выпадали из ячеек. Если частота вращения цилиндра выше критической, то центробежная сила удержит часть семян в ячейках и точность разделения зерна на фракции снизится. Частота вращения цилиндра должна быть в пределах 35...50 мин-1.

        Триерные цилиндры устанавливают в сложных зерноочистительных машинах, в зерноочистительных агрегатах и комплексах. Комплекты триерных цилиндров выпускаются в виде дополнительного оборудования зерновых культур и диаметром 1,8; 2,8 и 3,5 мм для выделения мелких семян.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Цель и задачи  исследований

        Цель: изучить возможность  улучшения технологических свойств зерна ячменя путем выделения из исходного образца менее ценных фракций.

        Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

Изучение технологических свойств зерна исходных образцов

Разделение зерна на фракции по аэродинамическим свойствам

Разделение зерна на фракции по линейным размерам (по толщине)

Определение качественных показателей зерна в полученных фракциях

5. Сравнить полученные результаты с данными полученными при анализе исходных образцов

2.2 Материалы и  условия проведения исследований

Характеристика изучаемых сортов ячменя

Сорт ярового ячменя «Михайловский».

Сорт выведен в МСХА им. К.А. Тимирязева трехкратным массовым отбором из F2, F3 и F4 с последующим индивидуальным отбором из F5 гибридной популяции, полученной в 1993 году от скрещивания яровых сортов Манми и Свитязь (Коновалов, 1998).

С 1998г сорт включен в ГОС реестр и рекомендован для использования в Северо-Западном и Центральном регионах.

Разновидность nutans. Колос средней длины (6-8 см), соломенно-желтый, рыхлый. Ости длинные, средней грубости, зазубренные. Зерно крупное, ромбическое, желтое. Масса 1000 семян составляет 47,5 г. Куст прямостоячий, высотой 70-90 см.

Сорт среднеспелый, характеризуется высокой и относительно стабильной урожайностью. Средняя урожайность 34,2 ц/га. Максимальная урожайность 73,4 ц/га получена в Центральном регионе.

 

Сорт ярового ячменя «Урса»

Патентообладатель: SAATEN-UNION GMBH (ГЕРМАНИЯ)

  Родословная: (Турингия х Ханка) х Аннабель. Включен в Госреестр по Центральному  и Центрально-Черноземному  регионам. Рекомендован для возделывания в Московской, Курской и Орловской областях. Разновидность нутанс. Куст промежуточный. Влагалища нижних листьев без опушения. Антоциановая окраска ушек флагового листа слабая, восковой налет на влагалище сильный. Растение среднерослое. Колос цилиндрический, рыхлый - средней плотности, со слабым - средним восковым налетом. Ости длиннее колоса, кончики со слабой - средней антоциановой окраской. Первый сегмент колосового стержня короткий, со слабым изгибом, без горбинки. Стерильный колосок отклоненный, с округлым кончиком. Опушение основной щетинки зерновки длинное. Антоциановая окраска нервов наружной цветковой чешуи слабая - средняя. Зазубренность внутренних боковых нервов наружной цветковой чешуи слабая. Зерновка крупная, с неопушенной брюшной бороздкой и охватывающей лодикулой. Масса 1000 зерен 39-48 г. Средняя урожайность в регионах допуска составила 31,1 ц/га, на 2,4 ц/га выше среднего стандарта. Максимальная урожайность 85,5 ц/га получена в 2005 г. в Липецкой области. Среднеспелый, вегетационный период 74-89 дней, созревает одновременно с сортами Раушан и Гонар. Устойчив к полеганию. По засухоустойчивости в год проявления признака уступает сорту Гонар на 0,5-1,0 балла. Пивоваренный. Умеренно восприимчив к твердой головне; восприимчив к пыльной головне и гельминтоспориозу.

2.3 Методики определения  качественных показателей

Определение содержания белка и крахмала. Определение проводили по методике скоростного анализа, применяющейся в Госсорткомиссии, с использованием инфракрасного анализатора для ближней ИК-области. Разработчиками системы скоростного анализа являются фирма «Пасифик Сайентифик» (США), научно-методический центр по ИК-спектроскопии ВИУА НПК «ИК-Луч» (СССР) и фирма «М.Ж. Экспор» (Индия), 1989 г. Для анализа брали измельченную на лабораторной мельнице «Циклон» пробу зерна. В анализаторе измеряется интенсивность диффузно отраженного света на выбранных длинах волн, и по градуировочному уравнению рассчитывается содержание анализируемых компонентов. Диффузное отражение характеризуется тем, что изменение амплитуды электромагнитных колебаний при прохождении через анализируемый образец определяется не только поглощением отдельных атомных групп, но и рассеиванием на частицах вещества. Анализатор представляет собой ИК-спектрофотометр (производитель – фирма Pacific Scientific, модель 4250), соединенный с персональным компьютером; для анализа образцов использовали программу NI R42, входящую в состав программного обеспечения аналитической системы.

Определение экстрактивности. Определение проводили по стандартной методике, использующейся в Госсорткомиссии (Инструкция по технохимическому контролю пивоваренного производства, 1967). Для анализа выделяли фракции ячменя, которые применяются на производстве, т.е. очищенные от сорной и зерновой примеси и отсортированные от щуплого зерна (сито 2,5х20 мм).

Вначале приготовляли солодовую вытяжку. Для этого 100 г тонкоразмолотого светлого солода (лабораторное сусло из которого обладает цветностью не выше 0,25 мл 0,1 N р-ра йода на 100 мл и продолжительностью осахаривания 10-15 мин) смешивали с 400 мл дистиллированной воды и оставляли на 2 ч при периодическом размешивании, после чего фильтровали через бумажный складчатый фильтр. Концентрацию фильтрата доводили до 4 % путем разбавления водой, замеряя плотность сахарометром, после чего точно устанавливали пикнометром содержание экстракта.

Далее в заторный стакан помещали навеску ячменного помола 50 г, заливали 200 мл солодовой вытяжки, 50 мл дистиллированной воды, добавляли 5 капель толуола и оставляли на 15 ч. Стаканы устанавливали в водяную баню заторного аппарата при 70 0С и по достижении этой температуры выдерживали 1 ч при включенных мешалках, после чего быстро охлаждали до комнатной температуры. Приливали к содержимому стаканов дистиллированную воду, доводя вес нетто до 500 г. Полученный затор отфильтровывали. В полученном фильтрате определяли относительную плотность и по таблице соотношений между относительной плотностью жидкости и содержанием экстрактивных веществ – содержание экстракта (Инструкция по технохимическому контролю пивоваренного производства, 1967). Содержание экстракта на воздушно-сухое вещество (Е1,%) подсчитывали по формуле 1:

                                           Е1= %,                                          (1)

Где е – содержание экстракта в фильтрате, % от массы;

k – содержание экстракта в  солодовой вытяжке, % от объема;

w – содержание влаги в ячмене, %.

Пересчет экстрактивности на сухое вещество (Е2) проводили по формуле 2:

                                                          Е2= %.                                                  (2)

Определение крупности и выравненности зерна. Определение проводили по стандартной методике, использующейся в Госсорткомиссии (Инструкция по технохимическому контролю пивоваренного производства, 1967). Навеску зерна 100 г сортировали в течение 5 мин на аппарате Фогеля, представляющего собой рассев, делающий 300 продольно-возвратных качаний в минуту, с тремя укрепленными в ней ситами (верхнее 2,8х20, среднее 2,5х20 и нижнее 2,2х20 мм.) и поддоном для сбора отхода. Процентное содержание того или другого сорта в исследуемом образце совпадает со значением массы зерна, оставшегося на том или ином сите при просеивании навески. По сумме зерен, остающихся на двух верхних сортировочных ситах, т.е. на ситах с поперечным размером отверстий 2,8 и 2,5 мм, судили о степени крупности ячменя.

Процентное содержание мелкого зерна определяют по сумме зерен, прошедших через сито с поперечным размером отверстий 2,2 мм, исключая зерна прошедшие через сито с поперечным размером отверстий 1,5 мм.

Определение энергии и способности прорастания. Определение проводили по стандартной методике (ГОСТ 10968-88). Температура, при которой проводили определение, была в пределах 16-22 0С. 500 зерен помещали в стеклянную воронку диаметром 8-9 см, на конец которой надета короткая каучуковая трубка с зажимом, а в отверстие воронки во избежание проскакивания зерен вставлен кусочек согнутой под углом тонкой стеклянной палочки или немного стеклянной ваты. В воронку наливали воду комнатной температуры до уровня на 1,5-2 см выше поверхности зерна, перемешивали до погружения всплывших зерен. Через 4 ч воду из воронки спускали и оставляли ячмень в воронке с открытым зажимом на 16-18 ч; во избежание высыхания зерен воронку покрывали крышкой от чашки Петри, на внутренней стороне которой помещено несколько слоев фильтровальной бумаги, смоченной водой. Через 16-18 ч зажим закрывали, и ячмень заливали водой, оставляя ее на 4 ч, после чего воду сливали и ячмень оставляли без воды, но с открытой каучуковой трубкой до конца проращивания. Фильтровальную бумагу в крышке все время поддерживали во влажном состоянии. По истечении 72 ч от начала определения проводили подсчет проросших зерен. Проросшими считали зерна как с вышедшими наружу корешками, так и с «глазками». Непроросшие зерна оставляли в воронке еще на двое суток при указанных выше условиях, после чего дополнительно подсчитывали количество проросших зерен. Подсчет проросших зерен через трое суток характеризует энергию прорастания, а через пять суток – способность прорастания. Допустимые отклонения при двух параллельных определениях: при величине способности прорастания 90% и более – 5%, при прорастании менее 90% – 7%.

Определение массы 1000 зерен. Определение массы 1000 зерен проводили в соответствии с ГОСТ 10842-89. Данный показатель характеризует как количество вещества, содержащегося в зерне, так и его крупность. Как правило, более крупное зерно имеет  более высокую массу 1000 зёрен. В наиболее крупном зерне отношение массы оболочек и зародыша к массе эндосперма наименьшие. Масса 1000 зёрен является также хорошим показателем качества семенного материала. Принято считать, что крупные семена дают более мощные и более продуктивные растения.

Масса отдельных зёрен одной и той же культуры колеблется в больших пределах в зависимости от сорта, года урожая, района произрастания, степени выполненности и т. д.

Для определения массы 1000 зёрен навеску после удаления сорной и зерновой примесей смешивают и распределяют ровным слоем в виде квадрата, который делят по диагонали на четыре треугольника и из каждых двух противоположных треугольников отсчитывают пробы по 500 целых зёрен (по 250 зёрен от каждого треугольника). Массу обеих проб складывают и получают массу 1000 зёрен. Разница между массами двух проб не должна превышать 5% их среднего значения. Если разница между массой двух проб превышает 5 % среднего значения, определение повторяют, предварительно перемешав весь образец.