Влияние технологий послеуборочной обработки на технологический потенциал зерна мягкой пшеницы Казахстана

Автор: Шаймерденова Д.А.

Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau

Статья в выпуске: 9, 2017 года.

Бесплатный доступ

Мягкая пшеница - основная сельскохозяй-ственная культура азахстана, являющаяся основой аграрного сектора. Обеспечивая про-довольственную безопасность страны и одну из основных статей дохода от экспорта, мяг-кая пшеница постоянно требует изысканий в направлении повышения технологического по-тенциала (ТП). Одними из главных этапов в системе повышения ТП являются технологии послеуборочной обработки, направленные на приведение в кратчайшие сроки с минимальны-ми затратами в стойкое для хранения состоя-ние зерна путем применения различных спосо-бов очистки, сушки, активного вентилирова-ния. В работах В.В. Волынкина, А.П. Тарасенко и др., В.М. Могильницкого и А.Н. Перекопского, В.И. Хилько и Е.С. Петренко, Д.Ю. Данилова и А.Ю. Рындина представлены результаты ис-следований по совершенствованию различных операций послеуборочной обработки зерна, В.Д. Галкина и др., С.. Манасяна и др. разрабо-таны математические модели нормализации зернового вороха. По данным В.В. Волынкина, несвоевременная и некачественная очистка приводит к потере 15-30 % выращенного уро-жая, а затраты на послеуборочную обработку зерна составляют до 30 % в себестоимости конечного продукта; А.П. Тарасенко, В.И. Оро-бинский, О.В. Мерчалова определили воздей-ствие применяемых технологий послеубороч-ной обработки на качество очистки зернового вороха - на массу 1 000 зерен и всхожесть се-мян. В то же время, в исследованиях не изуча-лось влияния применяемых технологий после-уборочной обработки на основные показатели технологического достоинства (ТД) зерна мяг-кой яровой пшеницы. Для определения воздей-ствия на показатели ТД зерна мягкой яровой пшеницы, определенные в предыдущих иссле-дованиях как наиболее объективно отражаю-щие состояние зерна, технологий послеубо-рочной обработки проводились исследования по изучению изменения показателей ТД до и после сушки и очистки в лабораторных условиях и предложенного комплексного показателя ТП в результате производственных исследований, что позволило получить математические мо-дели зависимости показателя ТП от операций сушки и очистки.

Еще

Мягкая пшеница, после-уборочная обработка, сушка, очистка, техно-логический потенциал, технологическое до-стоинство

Короткий адрес: https://sciup.org/140224287

IDR: 140224287

Текст научной статьи Влияние технологий послеуборочной обработки на технологический потенциал зерна мягкой пшеницы Казахстана

Введение. Послеуборочная обработка представляет собой технологический процесс, состоящий из нескольких этапов: операций очистки, сушки, активного вентилирования, – в результате которого зерновая масса должна быть доведена до стойкого для хранения состояния, подтверждаемого данными по влажности и содержанию сорной и зерновой примесей. В соответствии с действующими в Казахстане «Пра- вилами хранения зерна» [10], партии зерна, отвечающие условиям сохранности и требованиям кондиций, соответствующих целевому назначению, очистке и сушке не подлежат. При этом условиям сохранности отвечают партии зерна в состоянии сухое по влажности и чистое и средней чистоты по содержанию сорной и зерновой примеси. Для зерна мягкой пшеницы это соответственно 14 % влажности, до 3 % сорной и до 5 % зерновой примеси.

В то же время, процессам послеуборочной обработки в Казахстане подвергается до 70 % партий свежеубранного зерна пшеницы [11]. Поэтому знание зависимости показателей ТД (технологическое достоинство) зерна мягкой пшеницы от процессов послеуборочной обработки окажут воздействие на конечный результат – формирование ТП (технологический потенциал).

Цель исследования : определение влияния на показатели ТД зерна яровой мягкой пшеницы процессов послеуборочной обработки.

Материалы и методы исследования. Объектом исследования были взяты образцы зерна мягкой яровой пшеницы, отобранные на трех элеваторах северных областей Казахстана в период заготовки 2010 гг.: влажностью от 15,9 до 23,8 %, содержанием сорной примеси – от 5,2 до 7,9 % и зерновой примеси – от 8,7 до 12,5 %. В лабораторных условиях подготовленные образцы были просушены на лабораторной установке ЛСА, очищены на лаборантом сепараторе предварительной очистки Carter и доведены до безопасных для хранения параметров по влажности и содержанию сорной и зерновой примеси с определением показателей ТД до и после проведения операций послеуборочной обработки. Показатели ТД определялись общепринятыми методами, описанными в нормативнометодических документах (ГОСТах (межгосударственных стандартах), СТ РК (стандартах Республики Казахстан)). Математическая обработка результатов исследований проводилась методом корреляционного и регрессионного анализа с использованием прикладных программ Excel и Stadia. Полученные результаты были проверены в производственных условиях.

Результаты исследования и их обсуждение . Показателями ТД зерна яровой мягкой пшеницы, наиболее объективно отражающими состояние зерна и находящимися в наименьшей степени корреляционной зависимости, что исключает мультиколлениарность, т. е. их взаимное влияние, были приняты следующие показатели: «ЧП» («число падения»), натура зерна, выход муки, качество клейковины, массовая доля клейковины и крахмала, – которые было предложено объединить в комплексный показатель ТП [9].

Исследования позволили установить изменения показателей ТД в процессе сушки при снижении влажности зерна. Так, снижение влажности в среднем на 5,2 %, что составило 27 % от первоначального значения, привело к изменению «ЧП» на 22 с (8,5 % от первоначального значения), натуры – 10 г/л (1,5 % от первоначального значения), качества клейковины – 13 ед. ИДК (23 % от первоначального значения), массовой доли клейковины – 0,8 % (5 % от первоначального значения), выхода муки – 5 % (7 % от первоначального значения), массовой доли крахмала – 0,3 % (0,6 % от первоначального значения) (табл. 1).

Снижение содержания сорной примеси в среднем на 4,6 % (или 33,0 % от первоначального значения) привело к увеличению натуры зерна на 9 г/л (или 1,3 % от первоначального значения), не повлияв значительно на остальные показатели ТД. Такое изменение закономерно, так как в методиках определения таких показателей ТД, как «ЧП», массовая доля и качество клейковины, массовая доля крахмала, выход муки, обязательным требованием является отсутствие в анализируемой навеске сорной примеси (табл. 2).

Зависимость показателей ТД от изменения показателя «влажность зерна»

Таблица 1

№ п/п	Влажность, %		Показатель ТД
			ЧП, с		Натура, г/л		Клейковина				Выход муки, %		Массовая доля крахмала, %
			ЧП, с		Натура, г/л		Качество, ед. ИДК		Массовая доля,%		Выход муки, %		Массовая доля крахмала, %
	I	II	I	II	I	II	I	II	I	II	I	II	I	II
1	18,0	14,0	267	266	712	719	85	55	24,3	25,4	72	78	56	56
2	15,9	14,0	345	348	723	744	55	60	25,9	26,7	73	77	54	56
3	23,8	14,0	167	234	689	691	95	75	22,8	23,3	65	70	48	48
Ср.	19,2	14,0	260	282	708	718	78	63	24,3	25,1	70	75	53	53,3
% изменения		-27,0		+8,5		+1,5		-23,0		+5,0		+7,0		+0,6

Примечание: I – до сушки; II – после сушки.

Таблица 2

Зависимость показателей ТД от изменения показателя «содержание сорной примеси»

№ п/п	Содержание сорной примеси, %		Показатель ТД
			ЧП, с		Натура, г/л		Клейковина				Выход муки, %		Массовая доля крахмала, %
			ЧП, с		Натура, г/л		Качество, ед. ИДК		Массовая доля, %		Выход муки, %		Массовая доля крахмала, %
	I	II	I	II	I	II	I	II	I	II	I	II	I	II
1	6,8	2,0	267	268	712	723	55	55	24,3	24,3	72	72	56	56
2	5,2	2,0	345	344	723	731	55	55	25,9	25,9	73	73	54	54
3	7,9	2,0	167	166	689	698	85	85	22,8	22,8	65	65	48	48
Ср.	6,6	2,0	260	259	708	717	65	65	24,3	24,3	70	70	53	53
% изменения		-33,0		0		1,3		0		0		0		0

Примечание: I – до очистки; II – после очистки.

Анализ данных показывает, что снижение содержания зерновой примеси в среднем на 5,1 %, что составило 50,5 % от первоначального значения, привело к улучшению показателей ТД. Так, показатель «ЧП» увеличился с 260 до 266 с (2,3 % от первоначального значения), натуры – на 17 г/л (2,6 % от первоначального значения), массовой доли клейковины – на 0,8 % (3,2 % от первоначального значения), выхода муки – 3 % (4,2 % от первоначального значения), массовой доли крахмала – 0,3 % (0,6 % от первоначального значения) и изменение показателя качество клейковины – на 3 ед. ИДК (4,6 % от первоначального значения) (табл. 3).

В целях изучения влияния на показатели ТД и ТП мягкой яровой пшеницы технологий послеуборочной обработки в производственных условиях были выбраны три типовых элеватора, характеризующихся различной приемной способностью и емкостью элеваторов, количеством и производительностью технологического и подъемно-транспортного оборудования [12] (табл. 4).

Выбранные элеваторы характеризуются полным циклом технологий послеуборочной обработки с включением этапов очистки и сушки.

В период с 2010 по 2012 г. на данных элеваторах были проведены производственные исследования по изучению изменений показателей ТД и ТП зерна мягкой яровой пшеницы в процессе операций послеуборочной обработки путем отбора и анализа образцов зерна мягкой яровой пшеницы в процессе приема и после однократного прохождения этапов послеуборочной обработки (табл. 5).

Таблица 3

Зависимость показателей ТД от изменения показателя «содержание зерновой примеси»

№ п/п	Содержание зерновой примеси, %		Показатель ТД
			ЧП, с		Натура, г/л		Клейковина				Выход муки, %		Массовая доля крахмала, %
			ЧП, с		Натура, г/л		Качество, ед. ИДК		Массовая доля, %		Выход муки, %		Массовая доля крахмала, %
	I	II	I	II	I	II	I	II	I	II	I	II	I	II
1	8,7	5,0	267	289	712	722	55	60	24,3	24,9	72	74	56	57
2	9,2	5,0	345	323	723	745	55	50	25,9	26,4	73	75	54	55
3	12,5	5,0	167	187	689	709	85	75	22,8	23,9	65	70	48	48
Ср.	10,1	5,0	260	266	708	725	65	62	24,3	25,1	70	73	53	53,3
% изменения		-50,5		+2,3		+2,6		-4,6		+3,2		+4,2		+0,6

Примечание: I – до очистки; II – после очистки.

Характеристика элеваторов

Таблица 4

№ п/п	Элеватор	Тип	Емкость, тыс. т	Оборудование		Объем работ, т/сут
№ п/п	Элеватор	Тип	Емкость, тыс. т	Сепаратор (кол-во, произ. т/ч)	Сушилка (кол-во, марка)	Очистка	Сушка
1	Аккульский Акмолинской области	РЗС – 5х175	150	ЗСМ – 100 (5) ЗТО – 10 (4)	РД – 2х25 – 70 (2)	5000	3800
2	Булаевский СевероКазахстанской области (после реконструкции)	Л-4х175	100	ЗСМ – 100 (4 + 4) ЗСМ – 5 (4) ЗТО (12) ЗТК	ДСП – 32 (2) ДСП – 32ОТ (2)	5300	2640
3	Джаркульский Костанайской области	ЛВ – 3х175	79,1	ЗСМ – 100 (4) ВО – 50 (4) ЗСМ – 5 (4) ЗТО – 5-(6) ЗТК – 5-(2)	ДСПх32 (2) ДСПх32ОТ (2)	3500	2600

В результате математической обработки полученных экспериментальных данных и проведения регрессионного анализа установлены зависимости изменения показателей ТД и ТП от технологических процессов послеуборочной обработки отдельно на каждом из рассматриваемых элеваторов.

Анализ полученных данных был проведен с учетом установленной в предыдущих исследованиях градации показателя ТП (табл. 5, 6) [9].

Таблица 5

Значение ТП	Характеристика зерна
От 0,70 до 3,00	Показатели ТД в пределах значений, нормированных для зерна 3-го класса
От 0,20 до 0,70	Показатели ТД значительно ниже нормированных для зерна 3-го класса значений
От 3,00 до 5,00	Показатели ТД значительно превышают нормированные для зерна 3-го класса значения

Градация зерна мягкой пшеницы по показателю ТП

Показатели ТД и ТП образцов зерна мягкой яровой пшеницы, прошедших послеуборочную обработку на элеваторах

Таблица 6

№ п/п	Показатель ТД																		ТП
	Влажность, %		Содержание примеси, %				ЧП, сек		Натура, г/л		Клейковина				Выход муки, %		Массовая доля крахмала, %
	Влажность, %		сорной		зерновой		ЧП, сек		Натура, г/л		Качество, ед. ИДК		Массовая доля, %		Выход муки, %		Массовая доля крахмала, %
	I 1 II		I 1 II		I 1 II		I 1 II		I 1 II		I 1 II		I 1 II		I 1 II		I 1 II		I 1 II
Аккульский элеватор Акмолинской области
1	17,3	13,5	5,5	2,8	5,4	4,5	323	315	712	721	55	60	26,7	26,9	76	77	55	54	1,54	1,28
2	12,5	12,0	4,9	2,1	5,0	4,6	232	245	708	715	50	50	23,4	24,8	75	75	57	58	0,81	0,9
3	18,6	14,0	7,4	3,7	3,9	3,0	213	235	689	719	60	45	27,8	28,1	69	72	56	57	1,39	0,97
Среднее	16,1	13,2	5,9	2,9	4,8	4,1	256	265	703	718	55	52	26	26,6	87	75	56	56,3	1,6	1,16
Булаевский элеватор Северо-Казахстанской области (после реконструкции)
4	17,6	14,1	3,8	2,1	7,9	5,0	212	219	719	734	65	60	25,2	25,1	73	75	54	57	1,37	1,15
5	19,4	14,2	4,2	2,9	5,1	3,2	324	325	723	734	55	65	26,1	27,3	71	74	58	53	2,12	1,86
6	22,9	16,9	4,9	3,2	5,7	3,9	267	232	683	710	55	45	23,3	24,1	67	68	52	55	1,47	0,89
Среднее	20	15,1	4,3	2,7	6,2	4,1	267,7	258,7	708,3	726	58,3	56,7	24,9	25,5	70,3	72,3	54,7	55	1,67	1,29
Джаркульский элеватор Костанайской области
7	13,8	13,1	4,6	2,8	8,1	5,2	265	234	692	712	45	45	23,3	24,1	69	71	51	51	0,74	0,65
8	15,7	14,2	6,2	3,8	3,7	2,5	332	319	709	723	55	50	28,1	27,2	74	75	48	50	1,6	1,32
9	18,1	14,3	3,1	2,4	5,2	3,2	290	267	713	731	65	65	21,5	22,6	72	71	49	51	1,46	1,17
Среднее	15,9	13,9	4,6	3	5,7	3,6	295,7	273,3	704,7	722	55	53,3	24,3	24,6	71,7	72,3	49,3	50,7	1,24	1,04

Примечание: I – до очистки; II – после очистки.

пя£рн этГ^ээьпнУэдц

Математические модели изменения комплексного показателя ТП от изменения параметров послеуборочной обработки имеют следующий вид:

• на Аккульском элеваторе:

ТП = - 3,8x 1 - 2,7x 2 - 0,9x 3 ;

• на Булаевском элеваторе:

ТП = -3,5x 1 - 1,7x 2 - 1,9x 3 ;

• на Джаркульском элеваторе:

ТП = -0,7x1- 1,8x2- 2,9x3, где ТП – технологический потенциал; х1 – показатель снижения влажности зерна, получаемый путем вычитания окончательного результата от исходного значения, %; х2 – показатель снижения содержания сорной примеси, получаемый путем вычитания окончательного результата от исходного значения, %; х3 – показатель снижения содержания зерновой примеси, получаемый путем вычитания окончательного результата от исходного значения, %.

Таким образом, установлены зависимости показателей как ТД, так и комплексного показателя ТП от процессов послеуборочной обработки, и найдены математические модели изменения ТП на элеваторах Казахстана.

Выводы. Из технологических операций послеуборочной обработки зерна мягкой пшеницы на показатели ТД наиболее значительно влияет операция по снижению влажности (сушка зерна). Полученные данные показывают, что снижение влажности зерна мягкой пшеницы на 5,2 % от первоначального значения привело к изменениям показателей ТД от 0,6 до 23 % от первоначального значения, что составило от 0,11 до 4,42 % на каждый процент снижения влажности.

Менее значительно на изменение показателей ТД повлияло снижение содержания зерновой примеси зерна мягкой пшеницы: снижение на 50,5 % от первоначального значения привело к изменениям показателей ТД от 0,6 до 4,6 % от первоначального значения, что составило от 0,01 до 0,09 % на каждый процент снижения содержания зерновой примеси.

Полученные математические модели изменения показателя ТП на рассмотренных трех элеваторах позволяют определить показатель ТП в зависимости от снижения влажности, содержания сорной и зерновой примеси.

Список литературы Влияние технологий послеуборочной обработки на технологический потенциал зерна мягкой пшеницы Казахстана

Волынкин В.В. Послеуборочная обработка зерна и ее перспективы//Аграрный вестн. Урала. -2006. -№ 6 (36). -С. 34-38.
Тарасенко А.П., Оробинский В.И., Мерчалова О.В. Инновационное направ-ление совершенствования послеуборочной обработки зерна//Лесотехнический журнал. -2013. -№ 3. -С. 161-164.
Могильницкий В.М., Перекопский А.Н. Научные основы формирования технологии и технологических комплексов для после-уборочной обработки зерна, адапти-рованных к условиям зон повышенного увлажнения//Сб. науч. тр. СЗНИИМЭСХ. -2004. -№ 76. -С. 21-24.
Хилько В.И., Петренко Е.С. Состояние и основные направления совершенствования технолого-технической системы после-уборочной обработки зерна и подготовки семян//Дальневосточный аграр. вестн. -2009. -№ 3 (11). -С. 63-67.
Данилов Д.Ю., Рындин А.Ю. Повышение эффективности сушки зерна: основные технологические приемы и направления//Вестн. НГИЭИ. -2015. -№ 8 (51). -С. 26-30.
Галкин В.Д., Галкин А.Д., Галкин С.В. Математические модели нормализации зернового вороха по засоренности и влаж-ности и технология его предварительной очистки//Пермский аграр. вестн. -2014. -№ 3 (7). -С. 23-31.
Моделирование и оптимизация процессов сушки/С. Манасян, Н.В. Демский, Т.А. Лунева //Вестн. КрасГАУ. -2010. -№ 12. -С. 128-133.
Шаймерденова Д.А. Выбор показателей технологического достоинства зерна пше-ницы//Продовольственная безопас-ность: научное, кадровое и информа-ионное обеспечение: мат-лы III Междунар. науч.-техн. конф. -Воронеж, 2016. -С. 26-431.
Шаймерденова Д.А. Комплексный пока-затель технологического потенциала зерна мягкой яровой пшеницы//Продоволь-ственная безопасность: научное, кадровое и информационное обеспечение: мат-лы III Междунар. науч.-техн. конф. -Воронеж, 2016. -С. 431-436.
Правила хранения зерна: приказ министра сельского хозяйства Республики Казахстан от 26 июня 2015 г. № 4-1/573 . -URL: http://adilet.zan.kz/rus/docs/V1500011839#z7 (дата обращения: 10.04.2017).
Об уборке урожая: пресс-служба МСХ РК, 28 октября 2014 г. . -URL: https://minagri.kz/83277 (дата обраще-ния: 19.04.2017).
Система машин по хранению и переработке зерна/под общ. ред. Д.А. Шаймерденовой, В.В. Ремеле. -Астана, 2013. -395 с.

Еще

Статья научная