ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБА ГИДРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА ПРОСА БЕЗ ПРОПАРИВАНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБА ГИДРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ЗЕРНА ПРОСА БЕЗ ПРОПАРИВАНИЯ

Л.В. Анисимова, Е.Я. Некрасова

Гидротермическая обработка (ГТО) зерна крупяных культур – процесс, позволяющий улучшить его технологические свойства, повысить потребительские достоинства крупы, увеличить срок ее безопасного хранения. При переработке в крупу зерна проса данный технологический прием по ряду причин не используется. Главной из этих причин является упрочнение испорченных ядер при осуществлении пропаривания, одной из основных операций в традиционном способе ГТО зерна крупяных культур. При этом из-за увеличения прочности испорченных ядер возрастает их содержание в готовой продукции [ 1] .

Нами исследован способ ГТО проса, включающий увлажнение, отволаживание и сушку и исключающий операцию пропаривания зерна.

Опыты проводили на зерне проса II типа урожая 1995 г. (г. Барнаул, АНИИЗиС) с начальной влажностью 12,9 %, пленчатостью 20,3 %, массой 1000 зерен 6,3 г. Шелушили зерно на лабораторном вальцедековом станке, увлажняли вручную (в эксикаторах), сушили на лабораторной сушилке в потоке нагретого воздуха.

Изучали комплексное влияние основных параметров исследуемого способа ГТО на эффективность шелушения зерна.

Для отыскания оптимальных условий ведения ГТО применили математические методы планирования экспериментов.

Математическую модель процесса получили на основе плана полного факторного эксперимента ПФЭ 2³.

В качестве варьируемых факторов с учетом результатов проведенных однофакторных экспериментов выбрали: влажность зерна после увлажнения W_з, температуру агента сушки t_аси время сушки t _с. Длительность отволаживания зерна t _отв поддерживали на постоянном уровне, установленном в однофакторном эксперименте, (t _отв= 12 ч). На данной величине t _отв остановились в связи с тем, что через 10-12 часов отволаживания технологические свойства зерна проса в основном стабилизируются. Во всех опытах, кроме того, определяли влажность зерна, направляемого на шелушение (влажность зерна после сушки).

Уровни варьирования факторов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Уровни варьирования факторов

Факторы	Ед. измерения	Кодовое обозначение	Уровни факторов
Факторы	Ед. измерения	Кодовое обозначение	нижний	основной	верхний
Влажность зерна после увлажнения	%	х₁	17	21	25
Температура агента сушки	^0С	х₂	90	120	150
Время сушки	мин	х₃	2	4	6

Выход процесса оценивали по двум показателям: коэффициенту шелушения k_ш – y_I,% и коэффициенту цельности ядра k_ця – y_II.

Уравнения регрессии, полученные после реализации плана эксперимента, имеют вид

y_I=90,3–3,5x₁+2,5x₂+1,2x₃+3,6x₁x₂, (1)

при этом e (b_i) = 1,1%; F = 2,0; F_T(0,95;3;8)=4,1.

y_II = 0,748 + 0,085 x₁ – 0,078 x₂ – 0,073 x₃+

_{+ 0,035 x₁x₃ – 0,025 x₁x₂x₃, (2)}

при этом e (b_i) = 0,013; F = 5,1; F_T(0,95;1;8)=5,3.

Анализ линейных коэффициентов уравнений регрессии показывает, что в изученных диапазонах факторов с повышением влажности зерна после увлажнения k_ш снижается, а k_ця возрастает; с увеличением температуры агента сушки и времени сушки k_ця уменьшается, а k_ш растет.

Проверка значимости квадратичных эффектов показала, что с вероятностью P = 0,95 их необходимо включить в оба уравнения регрессии. Поэтому был осуществлен переход к планированию второго порядка.

Ядром композиционного ортогонального плана второго порядка послужил план ПФЭ 2³, к которому добавили шесть “звездных” точек с плечом R = 1,215 и опыт в центре плана. При этом влажность зерна после увлажнения изменяли от 16,1 до 25,9 %, температуру агента сушки – от 84 до 156 ⁰С, время сушки – от 1,5 до 6,5 мин.

После реализации плана и статистической обработки экспериментальных данных получили математическую модель процесса в виде следующих уравнений:

y_I = 95,5 – 3,0 x₁ + 2,0 x₂ + 1,3 x₃ + 3,6 x₁x₂ – 1,6 x₁² – 2,0 x₂² – 1,4 x₃²; (3)

y_II = 0,801 + 0,068 x₁ – 0,090 x₂ – 0,086 x₃ + 0,035 x₁x₃– 0,013 x₂x₃ – 0,028 x₂² – 0,028 x₃². (4)

Оптимальные условия ведения процесса ГТО находили графическим методом путем построения линий равного выхода на плоскости и последующего анализа результатов. При этом уравнения (3) и (4) переводили в каноническую форму в зависимости от двух каких-либо факторов, оставшийся фактор фиксировали на определенных уровнях.

Полный анализ уравнений (3) и (4), сопровождавшийся построением графиков зависимостей k_ш и k_ця от различного сочетания пар факторов при стабилизации третьего фактора на разных уровнях, позволил подобрать следующие оптимальные условия способа ГТО, включающего увлажнение, отволаживание и сушку зерна проса:

влажность зерна после увлажнения – 23-24 %;

длительность отволаживания – 12 ч;

температура агента сушки – 120 ⁰С;

время сушки – 3,5-4,5 мин.

В опытах, проведенных при оптимальных условиях (W_з = 23,8 %; t _отв = 12 ч; t_ас = 120 ⁰С; t _с = 4 мин), получили следующие средние результаты: k_ш = 80,2 %; k_ця = 0,91. Влажность зерна после сушки (перед шелушением) составила 14,5-15,5 %.

Сравнение полученных результатов с эффективностью шелушения исходного зерна проса (без ГТО) показало, что способ ГТО без пропаривания позволил повысить коэффициент цельности ядра (на 0,05) при некотором увеличении коэффициента шелушения (на 1-2 %). Повышению эффективности шелушения зерна проса, очевидно, способствовала дифференциация влаги по его анатомическим частям: если разница во влажности ядра и цветковых пленок в исходном зерне составила около 2 %, то в зерне после ГТО – примерно 5 %. При этом ядро, имеющее более высокую влажность, пластифицировалось, а цветковые пленки сохранили свою хрупкость. Рост пластичности ядра также может быть связан с биохимическими изменениями в зерне под воздействием влаги и тепла.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мельников Е.М. Технология крупяного производства. - М.: Агропромиздат, 1991.- 207с.