ОЦЕНКА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАСЛИЧНЫХ СЕМЯН ПРИ ОБРУШИВАНИИ

АННОТАЦИЯ

Изучены особенности физико-химической характеристики местных сортов семян подсолнечника. Определены методы обрушивания семян подсолнечника, установлены формулы зависимости физико-механических характеристик от методов обрущивания семян. В зависимости от физико-механических свойств семян, свойств и состава отдельных морфологических частей семени выбирается метод обрушивання. Известно много методов обрушивания масличных семян, осно- ванных на следующих принципах или их сочетаниях: разрезание. скалывание, сжатие, разрушение оболочки ударом или трением.

ABSTRACT

Physico-chemical properties of local varieties of sunflower seeds were studied. The methods of cutting sunflower seeds were determined. The formulas for the dependence of physical and mechanical properties on the methods of cutting seeds were found. Depending on the physico-mechanical properties of the seeds, the properties and composition of the individual morphological parts of the seed, the method of crushing is chosen. There are many known methods of crushing oilseeds based on the following principles or combinations of them: cutting. chipping, compression, destruction of the shell by impact or friction.

Ключевые слова. Семена подсолнечника, физико-механические свойства, способы обрушивания формулы зависимости методов обрушивания и физико-механических свойств.  

Keywords: sunflower seeds, physico-mechanical properties, methods of slicing and determination of the formula of dependence on physico-mechanical properties.

Введение. В литературных источниках приводятся исследования по разработке и использованию в промышленности методов. «мгновенного» сброса избыточного давления воздуха или пара, создаваемого в замкнутом пространстве; циклических изменений давления газовой, паровой или жидкой среды на оболочку семян; разрушения оболочки в потоке газа, движущегося со сверхзвуковыми скоростями (аэрошелушение); с использованием электрогидродинамического эффекта в водной среде и др [5-7].

Результаты исследований и их обсуждение

Как показали нащи исследования, величина разрушающих усилий зависит от многих факторов, которые можно подразделить, по крайней мере, на две основные группы:

- факторы, определяемые физическими, структурно-механическими, химическими (состав) свойствами семян и их морфологических частей;

-факторы, определяемые характером приложения нагрузок (статические, динамические) и направлением приложения сил.

При разрушении масличных семян внешние силы могут действовать вдоль длины, ширины, толщины семени или в любом другом направлении, что во многом определяется ориентацией семени в момент воздействия нагрузки. В зависимости от направления воздействия нагрузки усилия разрушения семени могут меняться в широких пределах. Семена масличных растений являются характерными анизотропными телами; их прочность определяется свойствами оболочки и ядра, усилиями связи между ядром, оболочкой и другими свойствами. Основными механическими свойствами оболочек масличных семян, имеющими первостепенное значение при выборе метода обрушивания, являются прочность, упругость и пластичность.

 Под прочностью семян (оболочки) понимается величина нагрузки, при которой происходит разрушение оболочки до первого надкола (появление трещин) или до полного ее разрушения.

В зависимости от метода обрушивания преобладают нагрузки статического или динамического характера. Примером разрушения оболочек с преобладанием статических нагрузок может служить обрушивание семян на шелльмашине. Чаще используются методы, характеризующиеся динамическим характером нагрузок. При действии динамических нагрузок очень быстро нарастают усилия, резко увеличивается скорость деформации оболочек семян, возрастает сопротивление материала пластической деформации.

Исходя из того, что семена в обычной производственной массе неоднородны по своим технологическим свойствам, принято условно делить семена на три типа. К первому типу относят семена- при разрушении которых лузга ломается на две-три крупные части, легко отделяемые от ядра, ко второму семена- лузга которых ломается на шесть-восемь частей (причем не исключается паличие на ядре некоторого количества лузги), к третьему семена- лузга которых ломается на много частей различной величины с наличием значительного количества лузги на ядре. В последнем случае часто разрушается и ядро. Наличие семян третьего типа характерно для высокомасличного подсолнечника, что объясняется механической связью между ядром и оболочкой.

В табл. 1 представлены данные по соотношению семян различных типов в семенной массе местных селекционных сортов.

Из табл. 1 видно, что по мере возрастания масличности семян наблюдается уменьшение содержания в смеси семян первого типа и увеличение содержания семян второго и третьего типов.

Наличие в семенных смесях высокомасличного подсолнечника семян второго и особенно третьего типов привело к значительному ухудшению показателей работы существующего оборудования рушально-всечных цехов-к возрастанию недоруша, сечки и масличной пыли в рушанке, к увеличению лузжистости ядра и стенепи обмасливания лузги в процессе обрушивания и разделения рушанки. Семена второго и третьего типов по сравнению с семенами первого типа характеризуются в среднем меньшими длиной, шириной и особенно толщиной, меньшим зазором между лузгой и ядром, меньшим содержанием и толщиной лузги, большей масличностью и плотностью.

Таблица 1

Данные по соотношению семян различных типов в семенной массе местных селекционных сортов

В какой степени линейные размеры семян высокомасличного подсолнечника влияют на величину прочности связи между лузгой и ядром, видно из следующего примера.

При толщине семян 2,01-2,50 мм усилие отрыва лузги от ядра по наибольшему периметру семени (разрезание лезвием бритвы плодовой оболочки по всему периметру ребра) в среднем соста вило  кгс, при толщине 3,51-4,50 мм составило  кгс и при толщине семян 5,01-6,00 усилие отрыва практически приближалось к нулю.

Уменьшение толщины воздушной прослойки между ядром плодовой оболочкой у семян высокомасличного подсолнечника привело к усилению роли ядра при восприятии семенами внешних усилий. При разрушении низкомасличных семян нагрузку воспринимает в основном оболочка. Наличие сравнительно больших зазоров между ядром и оболочкой у низкомасличных семян определяет небольшую связь между величиной разрушающей нагрузки и направлением приложения усилий. Величина разрушающей нагрузки у семян высокомасличного подсолнечника в сильной степени зависит от направления действия силы и колеблется внутри сесеменной массы в широких пределах. На рис. 1 представлены данные по распределенню частот прочности оболочек семян подсолнечника (при влажности 6,66%) в зависимости от направления приложения силы.  При статической нагрузке вдоль трех осей семян устаповлено, что наименьшие усилия для разрушения оболочки до первого надкола требуются в направлении наибольшей оси-по длине семени. Максимальные усилия требуются вдоль наименьшей толщине семени. оси-по толщине семени.

Рисунок 1. Распределение частот прочности оболочек семян подсолнечника при влажности 6,66%:

I-при приложении силы вдоль наибольшей оси (семянка в положении»). II-при приложенни силы вдоль средней оси  (семянка в положении «на ребро»).

Результаты проведенных исследований были положены в основу разработки метода и конструкции обрушивающей машины А1-МРЦ, в которой реализовано обрушивание семян однократным направленным ударом вдоль длинной оси семени. Величина разрушающих нагрузок и характер деформаций зависят от влажности семян.

На рис. 2 показано влияние влажности семян на величину деформации.

Рисунок 2. Влияние влажности семян на характер деформации:

1-влажность 6,50%: 2-влажность 8,50%; 3-влажность 10,50%

Как известно, упруго пластические свойства характеризуются соотношением между упругой и пластической деформациями.

Упругость (у), пластичность (П), общая деформация () выражаются формулами:

                                                             (1)

                                                           (2)

                                                  (3)

Где - упругая деформация;       -пластическая деформация.

В какой степени влажность семян приводит к изменению характера деформации, видно из следующего примера.

При влажности семян 7,7%.

=0,29 мм;  =0,20 мм;  =49 мм;  у=1,45;  П=0,69.

При влажности 10,7%

=0,29 мм;  =0,36 мм;  =0,65 мм;  у=0,8;  П=1,2.

Между величиной нагрузки и деформацией существует зави симость, определяемая большим количеством факторов.

По величине деформации и нагрузке обычно судят об удельной работе разрушения, т. с работе разрушения 1 кг семян Работа разрушения равна произведению деформации на величину нагрузки:

                                                    (4)

Работа разрушения часто выражается эмпирическими зависимостями, полученными по данным экспериментальных работ.

Например, между влажностью и удельной работой разрушения для семян подсолнечника установлена следующая эмпирическая зависимость:

                                              (5)

В этом уравнении А дается в кгм/кг, а W - в % по массе.

Уравнение верно для влажности семян до 14%.

Вывод.Таким образом оценка физико-механических свойств местных сортов семян подсолнечника позволила определить методы их обрушивания и устанавливать уравнение позволяющие осуществлять их расчеты.

Список литературы:

1. Кошевой Э.П. Технологическое оборудование предприятий производтсва рацителънбих масел. Гиорд, 2001,368с.
2. Белобородов В.В. Основние процесси производства растителъних масел. – М.: Пишевая промишленностъ, 1966. – 478 с.
3. Гавриленко И.В. Оборудование для производства растителъних масел. – М.: Пишевая промишленностъ, 1972. – 312 с.
4. Халимова У.Х. Ўсимлик мойлари ишлаб чиқариш технологияси. Т. Укитувчи, 1982, 246 бет.
5. Тютюнников Б.Н. Химия жиров. – М.: Пишевая промишленностъ, 1974. – 448 с.