WYKORZYSTANIE WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNYCH DO WERYFIKACJI STOPNIA PRZEMIAŁU ZIARNA ZBÓś

Transkrypt

1 Marek Horński WYKORZYSTANIE WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNYCH DO WERYFIKACJI STOPNIA PRZEMIAŁU ZIARNA ZBÓś Streszczenie. W artkule przedstawiono stanowisko badawcze, metodkę pomiaru przenikalności elektrcznej oraz wniki pomiarów charakterstk częstotliwościowch składowch zespolonej przenikalności elektrcznej frakcji otrzmanch w procesie technologicznego przemiału ziarniaków pszenic w młnie. Wniki pomiarów sugerują potencjalną moŝliwość wkorzstania właściwości elektrcznch płów do ocen jakości przemiału ziarna oraz wstępowania zanieczszczeń w materiale poddawanm przemiałowi. Słowa kluczowe: właściwości elektrczne, przemiał ziarna, jakość mąki, pomiar, częstotliwość WSTĘP W zaleŝności od sposobu przemiału rozróŝnia się [Jurga 2003]: przemiał razow, podczas którego do mąki przechodzą wszstkie składniki ziarna i przemiał gatunkow, polegając na oddzieleniu od bielma cząsteczek łuski i zarodka. Proces ten przeprowadza się w urządzeniach zwanch mlewnikami walcowmi. Podstawowe grup zboŝowe róŝniące się międz sobą stopniem rozdrobnienia w trakcie procesu przemiału to: mąki, czli wrób gotow procesu przemiału, międzprodukt, np. śrut, mączki i miał, produkt uboczne, np. zarodki i otręb. Mieszanina wszstkich rozdrobnionch cząstek ziarna bez oddzielania części pochodzącej od łuski lub zarodków ziarna nazwana jest mlewem i w zaleŝności od poziomu rozdrobnienia klasfikowana jako śrut grube i drobne. Produkt te wkorzstwane są do produkcji pieczwa razowego. W przemiale pszenic w wniku frakcjonowania mlewa wstępuje szereg produktów: mąka, miał mączne, miał do wmielania, miał do czszczenia, śrucin oraz kaszki drobne, średnie, grube i otrębiaste. Dr inŝ. Marek Horński, Katedra InŜnierii Komputerowej i Elektrcznej Politechniki Lubelskiej

2 WYKORZYSTANIE WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNYCH DO WERYFIKACJI Miał uzskiwane są w wniku sortowania i wodrębnienia kaszek. Są to produkt zbliŝone konsstencją do gruboziarnistch mąk. Wkorzstuje się je do produkcji Ŝwności jako mąkę krupczatkę. Otręb są produktami pochodzącmi z procesu odłuszczania ziarna zbóŝ i otrzmwane są na drodze wmielania produktów przejściowch z mlewa. Są one surowcem dodatkowm uŝwanm do produkcji pieczwa dietetcznego. Mąka to końcow produkt przemiału ziarna. W zaleŝności od uŝtego surowca wróŝnia się mąkę pszenną, Ŝtnią, jęczmienną, kukurdzianą i inne. W zaleŝności od udziału w mące otrąb wróŝnia się wiele tpów mąki. Jakość mąki uzaleŝniona jest w duŝej mierze od zawartości zarodków, które wpłwają na obniŝenie jej trwałości. Właściwa i pełna ocena jakościowa mąki jest zadaniem bardzo trudnm i złoŝonm, wmagającm zarówno wsokich kwalifikacji, jak i odpowiednio urządzonego laboratorium. Metod ocen jakości mąki moŝna podzielić na dwie podstawowe grup [Jurga 2003]: laboratorjne, organoleptczne. W ramach ocen organoleptcznej przeprowadza się prób mające na celu zbadanie następującch cech mąki: wglądu, barw, smaku, zapachu, wilgotności, granulacji oraz obecności szkodników w mące. Poznanie właściwości elektrcznch podstawowch grup zboŝowch pozwoli na wkorzstanie metod elektrcznch do ocen ich jakości. W niniejszej prac przedstawiono pomiar właściwości elektrcznch produktów przemiału ziarna, które mogą bć wkorzstane do werfikacji stopnia przemiału. METODYKA POMIARU Przedmiotem badań bł pł dielektrczne powstałe z przemiału ziarna pszenic. Bł one podzielone na frakcje i klas wmiarowe. Pomiar został przeprowadzone według metodki przedstawionej na diagramie.

3 94 Marek Horński Pomiar przeprowadzono na stanowisku badawczm przedstawionm na rs. 1. Wkonwano je w 5 seriach pomiarowch dla kaŝdej frakcji. Składową rzeczwistą zespolonej przenikalności elektrcznej płu dielektrcznego wznaczono metodą pośrednią z zaleŝności:, C = r 0 C r pojemność kondensatora wpełnionego płem, F, C 0 pojemność kondensatora pustego ( powietrznego ), F. ε ε, (1) C ' ε tanδ δ kąt strat dielektrcznch, tan δ = 1/Q tangens kąta strat dielektrcznch, Q dobroć kondensatora z płem dielektrcznm. " =, (2) Rs. 1. Stanowisko badawcze: 1 analizator impedancji, 2 komputer, 3 kabel łącząc RS 232, 4 komora klimatzacjna, 5 kondensator pomiarow wpełnion badanmi frakcjami pszenic, 6 drukarka Fig. 1. Test stand: 1 impedance analzer, 2 computer, 3 connecting cable RS 232, 4 climatic chamber, 5 measuring clindrical capacitor filled in b wheat fractions, 6 printer REZULTATY BADAŃ Na podstawie uzskanch wników pomiarów pojemności kondensatora wpełnionego badanm płem dielektrcznm wkreślono charakterstki częstotliwościowe składowej rzeczwistej przenikalności elektrcznej (rs. 2).

4 WYKORZYSTANIE WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNYCH DO WERYFIKACJI ε' 4,00 3,50 3,00 ε '= 9E-20f 4-2E-14f 3 + 2E-09f 2-6E-05f + 3,4306 R 2 = 0, mąka 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 ε ' = 2E-19f 4-4E-14f 3 + 3E-09f 2-0,0001f + 2,7957 R 2 = 0,9636 ε '= 7E-20f 4-2E-14f 3 + 1E-09f 2-4E-05f + 2,604 R 2 = 0,976 0, Rs. 2. Wkres składowej rzeczwistej przenikalności elektrcznej frakcji wbranch kaszki oraz mąki w zakresie częstotliwości khz Fig. 2. The real component graph for electric permittivit of flour fractions within the frequenc range khz ZaleŜności pomiędz częstotliwością i granulacją a przenikalnością elektrczną badanch frakcji przemiałowch zbadano stosując funkcję korelacja programu Microsoft Excel UmoŜliwia ona stwierdzenie, cz istnieje zaleŝność międz zmianami przenikalności elektrcznej wwołanmi zmianą częstotliwości napięcia pomiędz frakcjami róŝniącmi się granulacją. Równanie współcznnika korelacji ρ x, jest następujące: f, Hz i: ρ x, Cov( X, Y ) =, (3) σ σ x 1 ρ x, 1 (4) n 1 Cov ( X, Y ) = ( x j µ x)( j µ ) n j = 1 (5) Cov( X,Y) kowariancja (tzn. średnia z ilocznów odchłek kaŝdej par punktów danch); umoŝliwia ona określenie zaleŝności pomiędz dwoma zbiorami danch, x j, j j-t element odpowiednio porównwanch zbiorów danch X i Y, µ x, µ odpowiednio średnie danch zbioru X i Y.

5 96 Marek Horński Korelację moŝna wkorzstać do określenia, cz dwa zbior danch przesuwają się razem, to znacz, cz duŝe wartości jednego zbioru są związane z duŝmi wartościami drugiego (korelacja dodatnia), cz małe wartości jednego zbioru są związane z duŝmi wartościami drugiego (korelacja ujemna), cz teŝ wartości w obdwu zbiorach są niezwiązane (korelacja bliska zeru). WNIOSKI Analiza wników pomiarów i obliczeń pozwala stwierdzić, Ŝe: 1. Przenikalność elektrczna zmienia się wraz z częstotliwością napięcia. 2. Badane frakcje przemiałowe ziarna pszenic róŝnią się charakterstkami częstotliwościowmi rzeczwistej przenikalności elektrcznej. 3. Wstępowanie róŝnch maksmalnch wartości składowej rzeczwistej przenikalności elektrcznej płu (uzaleŝnionej m.in. od frakcji płu, częstotliwości) sugeruje moŝliwość wkorzstania jej do selekcji frakcji przemiałowch mąki oraz kasz. PIŚMIENNICTWO 1. Horński M. 2001: Wpłw pola elektrostatcznego na właściwości elektrczne ziarna zbóŝ. Acta Agrophsica 40, Horński M., Pietrzk W., Sumorek A., Ścibisz M., Walusiak S., Grundas S., 2001: Uzwojenia bifilarne do odplania w przemśle rolno spoŝwczm. Acta Agrophsica 43, Jurga R., 2003: Technika i technologia produkcji mąki pszennej. Wdaw. Czasopism i KsiąŜek Technicznch SIGMA-NOT. ELECTRIC PROPERTIES IN MILLING QUALITY VERIFICATION FOR CROP GRAIN Summar. The paper presents a test stand, measurement procedures for electric permittivit and test results of frequenc characteristics for grain fractions obtained from milling processes in a wheat mill. Grain fractions of different granulation occur in the result of industrial milling processes. Grain electric properties such as: resistivit and electric permittivit are extremel important to dust removal efficienc b electrostatic filters. Test results suggest possibilit to appl dust electric properties to evaluate grain milling qualit and to detect impurities either in the material subjected to milling or in the product. Ke words: electric properties, grain milling, flour qualit, measuring, frequenc Recenzent: prof. dr hab. Leszek Mościcki