SKUTECZNOŚĆ ROZDZIELANIA MIESZANINY ZIARNIAKÓW ZBÓŻ I ORZESZKÓW GRYKI W TRYJERZE Z WGŁĘBIENIAMI KIESZONKOWYMI

Transkrypt

1 Inżynieria Rolnicza 6(115)/009 SKUTECZNOŚĆ ROZDZIELANIA MIESZANINY ZIARNIAKÓW ZBÓŻ I ORZESZKÓW GRYKI W TRYJERZE Z WGŁĘBIENIAMI KIESZONKOWYMI Zdziław Kaliniewicz Katedra Mazyn Roboczych i Proceów Separacji, Uniwerytet Warmińko-Mazurki w Olztynie Strezczenie. Określono wpływ głębokości wgłębień kiezonkowych, wkaźnika tatycznego obciążenia cylindra miezaniną i kąta utawienia roboczej krawędzi rynienki na uzyk orzezków gryki, kuteczność wydzielania ziarniaków zbóż (pzenicy, żyta, jęczmienia i owa) oraz kuteczność rozdzielania miezaniny. Stwierdzono, że zatoowanie tryjera z wgłębieniami kiezonkowymi pozwala na poprawę czytości produktu czyzczenia, ale nie w takim topniu, aby można go było uznać za produkt bezglutenowy. Słowa kluczowe: gryka, liczba ziarniaków zbóż, rozdzielanie Wprowadzenie Produkty z gryki ą bardzo ważnym kładnikiem jadłopiu człowieka. Mają one nieocenioną wartość przede wzytkim w przypadku żywienia ludzi chorych na celiakię. Choroba ta wymaga toowania w diecie produktów bezglutenowych. Z tego też względu materiał gryki, który ma być dalej przetwarzany na różnego rodzaju produkty, nie powinien być zanieczyzczony naionami zawierającymi gluten. Do tej grupy kładników ą zaliczane ziarniaki zbóż. Wśród nich w poomłotowym materiale gryki dominującą frakcję tanowią ziarniaki owa, natępne w kolejności ą ziarniaki żyta, jęczmienia i pzenicy [Semczyzyn, Fornal 1990]. Wytyczne dotyczące produktów bezglutenowych podają, że nie mogą one zawierać więcej niż 1 mg glutenu w 100 g produktu [GLUTENEX]. Wynika z tego, że już 1 ziarniak zboża przypadający na ok. 390 g orzezków gryki zdykwalifikuje ten produkt [Konopka 006]. W tradycyjnych liniach technologicznych wymaganą czytość produktu uzykuje ię koztem wyokich trat orzezków gryki. Dlatego też ą projektowane nowe mazyny i zepoły robocze, uwzględniające pecyfikę rozdzielanych kładników, w których dąży ię do minimalizacji trat naion gatunku podtawowego. Jednym z takich rozwiązań jet cylinder z wgłębieniami kiezonkowymi, mocowany w tradycyjnym tryjerze [Rawa, Kaliniewicz 004]. Potwierdzono już jego przydatność do wydzielania z materiału gryki łuzczyn rzodkwi świrzepy [Kaliniewicz, Rawa 004]. Kwetią otwartą pozotało wykorzytanie podanego rozwiązania do oddzielania od orzezków gryki ziarniaków zbóż. Celem pracy było określenie wpływu głębokości wgłębień kiezonkowych, wkaźnika tatycznego obciążenia cylindra miezaniną i kąta utawienia roboczej krawędzi rynienki na wkaźniki jakości proceu rozdzielczego miezaniny orzezków gryki i ziarniaków zbóż. 15

2 Zdziław Kaliniewicz Metodyka Materiał badawczy tanowiły orzezki gryki odmiany Luba o udziale maowym 80%, a pozotałą część (0%) ziarna 4 podtawowych zbóż: pzenica odmiany Nawra, żyto odmiany Bojko, jęczmień odmiany Blak i owie odmiany Derez, każde z nich w ilości 5%. Maa 1000 naion ww. kładników wynoiła odpowiednio: gryka 7,88, pzenica 37,80, żyto 31,8, jęczmień 45,93 oraz owie 3,37 g. W związku z powyżzym w 1 kg miezaniny ziarnitej znajdowało ię około 8694 orzezków gryki (83,8%), 133 ziarniaki pzenicy (3,9%), 1571 ziarniaków żyta (4,6%), 1089 ziarniaków jęczmienia (3,%) i 1545 ziarniaków owa (4,5%). Wilgotność względna kładników miezaniny ziarnitej wynoiła odpowiednio: gryka 1,3%, pzenica 1,6%, żyto 11,8%, jęczmień 1,1% i owie 11,5%. Przyjęty wyoki topień zanieczyzczenia materiału gryki wynikał przede wzytkim z konieczności zminimalizowania błędów pomiarów. W doświadczeniu wykorzytano tanowiko przedtawione w pracy [Kaliniewicz, Rawa 004]. Jego głównym elementem jet tryjer laboratoryjny K-9 firmy Petru, wypoażony w dwa cylindry o długości 480 mm i średnicy wewnętrznej 40 mm, każdy z wgłębieniami kiezonkowymi o innej głębokości wgłębień. Ekperyment realizowano w trzech replikacjach, przyjmując natępujące czynniki: 1) tałe: kąt pochylenia oi cylindra do poziomu, odległość roboczej krawędzi rynienki od powierzchni cylindra 6 mm, wkaźnik kinematyczny cylindra 0,5, ) zmienne: głębokość robocza wgłębień =,4 mm i,8 mm, wkaźnik tatycznego obciążenia cylindra miezaniną q = 0,1; 0, i 0,3, kąt utawienia roboczej krawędzi rynienki α = 10, 0, 30, 40 i 50, 3) wynikowe: uzyk 1 orzezków gryki, kuteczność p wydzielania ziaren pzenicy, kuteczność z wydzielania ziaren żyta, kuteczność j wydzielania ziaren jęczmienia, kuteczność o wydzielania ziaren owa, kuteczność wydzielania zanieczyzczeń, kuteczność rozdzielania miezaniny. Do badań przyjęto tylko dwa różniące ię głębokościami wgłębień cylindry tryjera ze względu na udokumentowaną ich przydatność do czyzczenia gryki [Kaliniewicz 000]. Zatoowanie wgłębień o mniejzej głębokości powodowałoby duże traty orzezków gryki, a więkzych zbyt małe wydzielanie zanieczyzczeń. Każdorazowo przed realizacją ekperymentu właściwego przeprowadzono operację zapełniania cylindra miezaniną przez około 60. Po zatrzymaniu dozownika i tryjera wyjmowano i opróżniano rynienkę oraz zbiornik odpadu. Po powtórnym zamocowaniu rynienki i zbiornika odpadu prowadzono pomiar właściwy, uruchamiając jednocześnie dozownik i tryjer na cza ok. 1 min. Uzykane w rynience i zbiorniku odpadu próbki materiału rozdzielano na 5 frakcji: orzezki gryki oraz ziarniaki pzenicy, żyta, jęczmienia i owa. Liczbę naion w pozczególnych frakcjach utalano za pomocą licznika naion. 16

3 Skuteczność rozdzielania miezaniny... Uzyk 1 orzezków gryki obliczano ze tounku liczby orzezków wydzielonych w rynience do łącznej liczby orzezków znajdujących ię w rynience i zbiorniku odpadu, a pozczególne kuteczności i wydzielania ziarniaków zbóż ze tounku liczby ziaren danego gatunku wydzielonych w zbiorniku odpadu do łącznej liczby ziaren znajdujących ię w rynience i zbiorniku odpadu. Skuteczność wydzielania zanieczyzczeń wyznaczono ze tounku liczby ziarniaków zbóż wydzielonych w zbiorniku odpadu do łącznej liczby ziaren w rynience i zbiorniku odpadu. Skuteczność rozdzielania miezaniny obliczono ze wzoru [Grochowicz 1994]: = 1 1 ) (1) ( Wyniki badań opracowano przy użyciu pakietu programów tatytycznych Wintat i Statitica. Do wyznaczenia funkcji opiujących zmienne zależne wykorzytano metodę analizy regreji wielu zmiennych topnia drugiego z procedurą krokowej eliminacji nieitotnych zmiennych i topnia wielomianu. Wyniki badań Wartości wpółczynników korelacji protoliniowej między zmiennymi zależnymi i niezależnymi podano w tabeli 1. W analizowanym zakreie zmienności czynników wartości tych wpółczynników zmieniają ię w zakreie od 0,154 (głębokość wgłębień i uzyk orzezków gryki) do 0,804 (kąt utawienia roboczej krawędzi rynienki i uzyk orzezków gryki). Z przedtawionej tabeli wynika również, że rozpatrywane wkaźniki jakości proceu rozdzielczego najbardziej ą powiązane z kątem utawienia roboczej krawędzi rynienki tryjera (wyjątek tanowi tu jedynie kuteczność rozdzielania miezaniny, która jet najbardziej uzależniona od głębokości wgłębień). Na przyjętym poziomie itotności na uzyk orzezków gryki wpływa itotnie tylko kąt utawienia roboczej krawędzi rynienki, a na kuteczność rozdzielania miezaniny głębokość wgłębień. Ponadto nie twierdzono itotnej korelacji między kutecznością wydzielania ziarniaków pzenicy a wkaźnikiem tatycznego obciążenia cylindra miezaniną. W pozotałych przypadkach wartość wpółczynników korelacji jet więkza od wartości krytycznej. Tabela 1. Wpółczynniki korelacji protoliniowej między zmiennymi Table 1. Coefficient of rectilinear correlation between variable 1 p z j o 0,154-0,56-0,576-0,493-0,478-0,544-0,4 q -0,16 0,344 0,386 0,460 0,50 0,4 0,69 α -0,804 0,719 0,674 0,517 0,599 0,666-0,33 Wartość krytyczna wpółczynnika korelacji 0,361 Przyjęty poziom itotności 0,05 Źródło: obliczenia włane autora 17

4 Zdziław Kaliniewicz Równania opiujące wkaźniki jakości proceu rozdzielczego podano w tabeli ; wzytkie ą tatytycznie itotne na przyjętym 5% poziomie itotności. Procent wyjaśnionej zmienności jet najwiękzy dla kuteczności wydzielania ziarniaków zbóż (98,4) w cylindrze o głębokości wgłębień =,4 mm, a najniżzy dla kuteczności rozdzielania miezaniny (7,1) przy zatoowaniu w proceie rozdzielczym wgłębień o głębokości =,8 mm. Przebieg zależności określających jakość proceu rozdzielczego przyjętej miezaniny dla głębokości wgłębień,4 i,8 mm przedtawiono na ryunku 1. Najwyżzą kuteczność (=0,78) rozdzielania miezaniny uzykano przy kącie utawienia roboczej krawędzi rynienki α=5. Straty naion gryki w tej ytuacji nie przekraczają 1% ( 1 =0,99), a kuteczność wydzielania zanieczyzczeń oiąga wartość =0,73. Najlepiej ą wydzielane ziarniaki jęczmienia, a najgorzej ziarniaki żyta. Tabela. Równania regreji dla wkaźników jakości proceu rozdzielczego Table. Regreion equation for eparation proce quality indexe [mm],4,8 Procent Równanie regreji wyjaśnionej zmienności Odchylenie tandardowe rezt = 0, 04α 001α 0q α ,91 0,07, 1 = 5, 76q 03α 6, 4q 07q α, p = 4, 70q 0α 5, 44q 04q, z = 0, 005α 78 j ,40 0, ,0 0,04 44,0 0,08 = 0 03q ,86 0,11, +, o = 4, 80q 0α 5, 77q 05q α, ,36 0,03 = 0,05α 001α 15 76,95 0,13 = 0,04α 001α 0 q 0,67 93,06 0, = 0,0α 0004α 05 + = 0,0α 0004α 04 + = 0,05 38 p q 0,11 95,1 0,08 z q 0,16 96,80 0,05 j q 61,73 0,17 o = 0,06 q 6 70,50 0,15 = 1,70 q 0003α 0,15 96,90 0,05 = 1,10 q 08 7,08 0,15 Przyjęty poziom itotności 0,05 Źródło: obliczenia włane autora 18

5 Skuteczność rozdzielania miezaniny... a) 1,0 0,9 Wkaźniki jakości czyzczenia 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0, 0,1 0, Kąt utawienia roboczej krawędzi rynienki [ ] g p ż j o z m b) Wkaźniki jakości czyzczenia 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0, 0,1 0, Kąt utawienia roboczej krawędzi rynienki [ ] g p ż j o z m Źródło: wykonanie włane autora Ry. 1. Fig. 1. Przebieg wartości wkaźników jakości proceu rozdzielczego w zależności od kąta α utawienia roboczej krawędzi rynienki dla wkaźnika tatycznego obciążenia cylindra miezaniną q =0,: a) przy głębokości wgłębień =,4 mm, b) przy głębokości wgłębień =,8 mm; g uzyk 1 orzezków gryki, p kuteczność p wydzielania ziarniaków pzenicy, ż kuteczność z wydzielania ziarniaków żyta, j kuteczność j wydzielania ziarniaków jęczmienia, o kuteczność o wydzielania ziarniaków owa, z kuteczność wydzielania ziarniaków zbóż, m kuteczność rozdzielania miezaniny Trajectory of the value of eparation proce quality indexe depending on chute working edge etting angle α for the index of cylinder tatic loading with the mixture q =0.: a) for pit depth =.4 mm, b) for pit depth =.8 mm; g yield 1 of buckwheat nut, p releae efficiency p for wheat eed, ż releae efficiency z for rye eed, j releae efficiency j for barley eed, o releae efficiency o for oat eed, z releae efficiency for corn eed, m mixture eparation efficiency 19

6 Zdziław Kaliniewicz Przy określeniu przydatności tryjera cylindrycznego z wgłębieniami kiezonkowymi do czyzczenia gryki, przeznaczonej na produkty bezglutenowe przyjęto, że makymalne traty orzezków gryki nie będą przekraczać 5%. W tej ytuacji najwiękze kuteczności wydzielania pozczególnych gatunków zbóż wynozą: pzenica 0,76, żyto 0,6, jęczmień 0,9 i owie 0,83. Przyjmując zawartość białka w ziarniakach zbóż z pracy [Jurga 1997] i zakładając w bardzo dużym uprozczeniu, że jet ono jednocześnie zawartością frakcji glutenowej, to w miezaninie ziarnitej przed czyzczeniem może znajdować ię do 0,0% ziarniaków pzenicy lub żyta, albo też do 0,08% ziarniaków jęczmienia lub owa. Uwzględniając jednak nawet najniżzy poziom zanieczyzczenia miezaniny (pzenica 0,19%, żyto 0,16%, jęczmień 0,1% i owie 0,15%) [Semczyzyn, Fornal 1990] norma dopuzczalnej ilości glutenu w materiale oczyzczonym za pomocą tryjera z wgłębieniami kiezonkowymi będzie przekroczona aż 197 razy. Wnioki 1. Z przeprowadzonej analizy korelacji wynika, że wraz ze wzrotem głębokości wgłębień i zmniejzaniem wkaźnika tatycznego obciążenia cylindra miezaniną rośnie uzyk orzezków gryki, a maleją wartości innych wkaźników jakości proceu rozdzielczego. Ponadto wzrot kąta utawienia roboczej krawędzi rynienki powoduje zmniejzanie uzyku orzezków gryki i kuteczności rozdzielania miezaniny (choć ten otatni związek jet tatytycznie nieitotny) oraz zwiękzanie kuteczności wydzielania ziarniaków zbóż.. Najbardziej przydatnym do oddzielania od orzezków gryki ziarniaków zbóż jet tryjer z wgłębieniami kiezonkowymi o głębokości,4 mm, w którym krawędź robocza rynienki jet utawiona pod kątem 5, a jet on zailany miezaniną tak, że wkaźnik tatycznego obciążenia cylindra tą miezaniną przyjmuje wartość 0,. Przy tych parametrach tryjera kuteczność rozdzielania miezaniny wynoi 0,78, a traty orzezków gryki nie przekraczają 1%. 3. Przeprowadzone badania ekperymentalne wkazują, że przez zatoowanie w proceie rozdzielczym tryjera cylindrycznego z wgłębieniami kiezonkowymi można uzykać poprawę czytości materiału gryki, ale nie jet możliwe uzykanie urowca przydatnego do produkcji żywności bezglutenowej. Bibliografia Grochowicz J Mazyny do czyzczenia i ortowania naion. Wyd. Akademii Rolniczej. Lublin. ISBN X. Jurga R Przetwórtwo zbóż. Część 1. WSiP. Warzawa, Kaliniewicz Z Modelowanie tryjerów z wgłębieniami kiezonkowymi w apekcie poprawy kuteczności czyzczenia naion gryki. Rozprawa doktorka. Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii Politechniki Warzawkiej w Płocku. Mazynopi. Kaliniewicz Z., Rawa T Wyniki ekperymentalnej weryfikacji apriorycznego modelu matematycznego rozdzielczości tryjera do gryki. Inżynieria Rolnicza. Nr 3(58). Kraków,

7 Skuteczność rozdzielania miezaniny... Konopka S Analiza proceu eparacji naion gryki przy wykorzytaniu prętowych powierzchni roboczych tryjerów. Inżynieria Rolnicza. Nr 8(83). Rozprawy habilitacyjne. Nr 1. ISSN Rawa T., Kaliniewicz Z Cylinder tryjera do czyzczenia naion gryki. Uniwerytet Warmińko-Mazurki. Olztyn. Polka. Opi patentowy PL B1. Zgłoz. P z Opubl Semczyzyn M., Fornal Ł Analiza kuteczności pracy urządzeń czyzczących toowanych w liniach technologicznych czyzczenia ziarna gryki. II. Wyniki badań jakości pracy urządzeń czyzczących. Acta Acad. Agricult. Techn. Olt., Aedif. Mech. Nr Porady żywieniowe i ogólne zaady toowania diety bezglutenowej [online]. Strona internetowa firmy Glutenex. [dotęp ]. Dotępny w Internecie: SEPARATION EFFICIENCY FOR THE MIXTURE OF CORN SEEDS AND BUCKWHEAT NUTS IN A TRIEUR WITH POCKET PITS Abtract. The reearch allowed to determine the impact of pocket pit depth, the index of cylinder tatic loading with the mixture, and chute working edge etting angle on buckwheat nut yield, releae efficiency for corn eed (wheat, rye, barley and oat), and mixture eparation efficiency. It ha been oberved that uing a trieur with pocket pit allow to improve cleaned product purity, however not to the extent ufficient to qualify it a a gluten-free product. Key word: buckwheat, quantity of corn eed, eparation Adre do korepondencji: Zdziław Kaliniewicz; arne@uwm.edu.pl Katedra Mazyn Roboczych i Proceów Separacji Uniwerytet Warmińko-Mazurki ul. Oczapowkiego Olztyn 131