Введение 5
1. О ценности зерновой системы 7
Ценность зародыша 7
Строение зерна 9
2 Известные технологические схемы и оборудование для производства зародышей 13
Обзор технологических схем 13
Способы выделения зернового зародыша 17
Гидротермическая обработка (ГТО) зерна 20
3 Обзор конструкций оборудования для механического 26 отделения зародышей
Оборудование для отделения зародышей кукурузы 26
Машина для шелушения зерна 27
Машина для мокрого шелушения зерна 28
Установка для шелушения зёрен 29
Дежерминатор для управляемой обработки поверхности зерна 30
4 Предлагаемая технологическая схема производства зародышей 32
Машинно - аппаратурная схема линии по выделению зародышей
Морфология технологической линии производства хлопьев 32
Операторная модель технологической системы производства 33
зародышей
5 Технико - экономическое обоснование 35
6 Экспериментальная установка селективной дезинтеграции свободным ударом 36
Конструкторские и прочностные расчеты 38
Расчет вала на прочность 38
Мощность электродвигателя дезинтегратора 39
Расчет подшипников 40
7 Экспериментальные исследования зерна и зародыша 42
Приборы и методики измерений 42
Анализатор влажности МХ - 50: описание, принцип действия и методика обработки результатов
Структурометр СТ-1: методика определения и расчёта
прочностных свойств материалов при квазистатической нагрузке
Весы лабораторные электронные серии ВК-300 49
Результаты измерений, обработка и анализ 50
7.2.1 Исследование прочностных свойств зерна под действием
приложенной силы
7.2.2 Сушка зародышей и построение графиков сушки 58
8 Безопасность в производственных условиях 68
8.1 Условия труда 68
8.2 Потенциальные опасности и вредности 72
9 Экономический раздел 79
Заключение 83
Библиографический список 84
Многие организмы (от грибов и бактерий до птиц и млекопитающих) питаются в значительной степени, а иногда и исключительно семенами. Семена составляют основу пищи таких животных, как некоторые насекомые и их личинки (например, муравьи-жнецы), зерноядные птицы, грызуны (бурундуки, белки, хомяки и др.).
Основу рациона человека со времён возникновения земледелия в большинстве регионов мира также составляют семена, в первую очередь, культурных злаков (пшеницы, риса, кукурузы и др.). Главное питательное вещество, с которым человечество получает наибольшее число калорий, — крахмал, содержащийся в семенах злаков. Важным источником белков для человечества служат также семена бобовых растений — сои, фасоли и др. Семена являются основным источником растительных масел, которые добывают из семян подсолнечника, рапса, кукурузы, льна и многих других масличных культур.
Одним из прогрессивных направлений в развитии производства продуктов функционального питания является создание обогащенных продуктов на основе зерна, в силу относительно невысокой стоимости исходного сырья, они доступны широким слоям населения и способны компенсировать недостаток биологически активных веществ в рационе, повысить сопротивляемость организма к неблагоприятным факторам внешней среды, так как зерновые продукты являются основным источником витаминов группы В, РР, многих минеральных веществ, пищевых волокон [1].
На мукомольных предприятиях, перерабатывающих зерновые культуры, такие как пшеницу, рожь, тритикале, ячмень, овес и прочие - образуется значительное количество вторичных продуктов, биологическая ценность которых несомненна, и в то же время не все и не полностью используют их в производстве пищевых продуктов. При помоле зерна удаляются его компоненты: зародыш, алейроновый слой, многослойные оболочки. Витамины зерна в основном сосредоточены в зародыше, щитке и алейроновом слое. Известно, что зародыш по составу химических элементов и витаминов является наиболее ценной частью зерна, которую, выделенную как самостоятельный продукт, используют для пищевых, кормовых и лекарственных целей.
Химический состав зародыш зерна зависит от культуры, но во всех случаях отличается высоким содержанием биологически активных веществ. Содержание белка составляет 15-35%, при этом белок является полноценным, т.е. содержит полный набор незаменимых аминокислот; жира - от 2% до 15%, богатого непредельными жирными кислотами и фосфолипидами. В зародыше присутствуют практически все известные витамины, макро- и микроэлементы, необходимые для физиологической деятельности человеческого организма. В связи с этим извлечение зародыша в виде самостоятельного продукта является важной инженерной задачей.
При современных способах производства муки пшеничной зародыш выделяют на некоторых предприятиях. По современной технологии сортового помола пшеницы зародышевый продукт получают верхним сходом с рассева 4 Р в количестве 0,2-0,3% от массы зерна, т.е. 0,1 части зародыша зерна, в то время как его среднее содержание в зерне составляет до 5% (зародыша из зерна тритикале - 24%, зародыша пшеницы - 1,4-3,8%, зародыша ржи - 3,4-4,3%) [2].
При сортовых помолах зерновых культур, таких как тритикале, рожь, ячмень и других извлечение зародыша не предусмотрено. В технологическом процессе производства сеяной и обдирной тритикалевой или ржаной муки при измельчении зерна зародыш, попадая в муку, нарушает сроки ее хранения, способствует ее прогорканию, высокая концентрация в зародыше амилолитических ферментов увеличивает число падения (ЧП), что является причиной ухудшения хлебопекарных свойств. Поэтому одним из методов используемых для стабилизации ЧП рекомендовано удаление частично или полностью зародыша [3]. Таким образом, зародыши поступают в отруби целиком. Отруби - это измельченные до определенной степени семенные оболочки и алейроновый слой с частицами эндосперма и зародышем (до 5%). То, что принято называть зародышевыми хлопьями, по существу, является смесью зародыша (65-90%) и отрубей (10-35%) [1].
При более глубокой переработке из отрубей в качестве самостоятельных препаратов можно получить гемицеллюлозу, а из зародыша - зародышевое масло, содержащее до 0,2% витамина Е, фитостеролов и каратиноидов до 1%, а также обезжиренные зародышевые хлопья с повышенным сроком хранения и жмых.
На основании анализа современных технологий можно сделать вывод, что зародыш выделяется плющением в основном из крупок, где он находится в свободном виде или в виде сростков. Эффективность отбора зародыша низкая: его отбирают в количестве 0,2-0,6%, чистотой 60-90%, т.е. при среднем содержании зародыша в зерне 1,9-2,5% максимально возможная эффективность отбора зародыша составляет 20-25%.
В дипломном проекте проведено исследование свойств зерна для определения оптимальных параметров при которых зародыш свободно отделится от зерна. Для этого спроектирована машинно-аппаратурная схема для выделения зародыша основу такой технологической схемы составляет дезинтегратор , повышает количестве полученного чистого зародыша в результате особенностей конструкции машины максимально эффективно отделяется и повышается его качество из-за сокращения пребывания зародыша на воздух что позволяет увеличить эффективность отбора зародыша за щет специально подобранного оборудования позволяющее создавать внутреннее напряжение в зерне что увеличивает степень отделения зародыша от основного семени для разрушения применяются машина, рабочим органом которого является быстро вращающийся диск, располагаемый горизонтально. Диск закреплен на валу и вращается внутри цилиндрического корпуса.
Разработанная конструкция дезинтегратора для выделения зародыша является оптимальной, и проведенные расчеты обеспечивают надежность работы аппарата и на 80% отделение зародыша .
В процессе кинематического расчета определены все основные параметры передаточных и исполнительных механизмов: общее передаточное отношение от вала электродвигателя до вала ведущего звена исполнительного механизма. Определили мощность электродвигателя.
Экономический эффект от модернизации дезинтегратора способствует предотвращению повторного разрушения зародыша в результате чего качество готового продукта увеличивается на 55%