СПОСОБ ОЧИСТКИ ЗЕРНА Российский патент 1996 года по МПК B02B1/02 

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 120-300^oС 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 120-300^oС. 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 120-300^oС; 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 220^oС. 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 160^oС (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 120^oС эффекта увеличения извлечения фузариозных зерен не наблюдается. При нагреве зерна до температуры более 300^oС 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 120-300^oС.

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. ТТТ1

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

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 120 300^oС.