Научные стремления 2011-1

УДК 631.633.521: 633.854

Ю.П. Гинько

ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ИНКРУСТИРУЮЩИМИ СОСТАВАМИ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЛЬНА

МАСЛИЧНОГО

РУП «Институт льна», Республика Беларусь

Введение. В современных условиях научные разработки в области льноводства и их внедрение являются важнейшим ресурсом повышения технологического и технического уровня развития отрасли [3]. Возможность разнообразного использования продукции льна характеризует его как весьма ценную культуру. По данным ФАО в настоящее время льном масличным занято около 3,0 млн. га. Лен масличный возделывается на всех континентах, около 70% мирового производства маслосемян сосредоточенно в 4 странах. На долю Канады приходится 26,3%, КНР – 15,6%, Аргентины – 14,3% и Индии – 12,9%. На долю Великобритании приходится более 80% площадей льна масличного в странах ЕЭС. Урожай семян составляет около 18 ц/га. Льном масличным в этой стране занято около 200 тыс. га, а производство семян превышает 300 тыс. тонн [4].

Для обеспечения белорусского рынка отечественным пищевым льняным маслом большое значение имеет возделывание льна масличного, который в условиях Республики Беларусь может обеспечить получение до 18-20 ц/га семян.

В Республике Беларусь почвенные и климатические условия благоприятны для возделывания льна масличного. В РУП «Институт льна» проводится селекционная работа по созданию новых сортов.

Основной целью возделывания льна масличного является получение максимально возможных сборов масла с гектара [2]. Поэтому для этой культуры необходимо изучение основных технологических приѐмов возделывания, повышающих урожайность и масличность семян.

Цель исследования. Изучить влияние инкрустирующих составов предпосевной обработки семян на урожайность и качество семян льна масличного.

Материалы и методы исследования. Опыты закладывались на опытном поле РУП «Институт льна» в 2008-2010гг. Почва опытного участка дерновоподзолистая среднесуглинистая, развивающаяся на среднем суглинке, подстилаемом с глубины 1 м мореной, имела следующие агрохимические показатели: рН (KCL) 5,3-5,9; P2O5 220-228; K2O 225-230 мг/кг почвы; гумус по Тюрину 2,10-2,20%; Cu 2,1-2,1; Zn 3,2-3,2; B 0,6-0,6 мг/кг почвы. Сорт льна масличного - Брестский. Норма высева 10 млн. всхожих семян на гектар. Способ посева рядовой. Предшественник − ячмень. Закладка опыта, уход за посевами проводились согласно методике ведения полевых опытов [1]. Повторность опытов 4-х кратная, общая площадь делянки 20 м2 и учѐтной 12,5 м2. Уборку опытов проводили в фазу полной спелости семян. Математическая

41

обработка результатов проведена по Б. А. Доспехову. Масличность семян льна определяли методом экстракции в аппарате Сокслета согласно ГОСТ 10857-64, жирнокислотный состав льняного масла – хроматографически.

Результаты исследования и их обсуждение. Исследования показали,

что в варианте без инкрустации семян урожайность составляет 14,3 ц/га (таблица 1). Инкрустация составом Витавакс 1,5 л/т + Гисинар 0,2 л/т + (Zn + B + Cu + Гидрогумин) 1 л/100 кг повысила урожайность семян до 18,0 ц/га. Это была максимальная урожайность в опыте. Предпосевное инокулирование микробиологическим препаратом Фитостимофос 2,0 л/т, содержащим фосфатмобилизующие микроорганизмы (Pseudomonas sp. B-411 Д) обеспечило урожайность 16,4 ц/га, что ниже на 1,6 ц/га по сравнению с инкрустирующим составом, включающим протравитель, микроэлементы и регулятор роста.

Таблица 1 – Влияние предпосевной обработки семян на урожайность семян льна масличного сорт Брестский, ц/га

Анализ семян на содержание масла показал, что в варианте без обработки масличность составила 44,2% (таблица 2). Иинкрустация с использованием состава Витавакс 1,5 л/т + Гисинар 0,2 л/т + (Zn + B + Cu + Гидрогумин) обеспечила содержание в семенах масла 45,4%. В варианте с предпосевным инокулированием микробиологическим препаратом Фитостимофос 2,0 л/т масличность семян увеличилась до 46,1%.

Таблица 2 − Влияние предпосевной обработки семян льна масличного сорт Брестский на содержание масла, %

Применяемые инкрустирующие составы предпосевной обработки семян (варианты 2-9,) не существенно изменяли масличность семян льна.

Выводы. Наибольшую урожайность 18,0 ц/га обеспечил вариант инкрустации семян составом Витавакс 1,5 л/т + Гисинар 0,2 л/т + (Zn + B + Cu + Гидрогумин). Наибольшая масличность семян 46,1% льна получена в варианте с предпосевным инокулированием микробиологическим препаратом Фитостимофос 2,0 л/т.

Литературные источники

1.Долгов Б.С. Методические указания по проведению полевых опытов со льномдолгунцом / Долгов Б.С., Заворотченко И.С., Ковалевым В.Б. // Торжок, 1978. – С. 3-71.

2.Дьяков А. Б. Физиология и экология льна / Дьяков А. Б. // М., 2006. – С. 101.

3.Понажев В.П. Достижения Всероссийского Научно-исследовательского Института Льна и основные направления развития исследований / Понажев В.П. // Научные достижения

–льноводству. – Торжок, 2010. - С. 3-11.

4.Тулькубаева С.А. Сравнительное изучение сортов льна масличного в Костанайском НИИ сельского хозяйства / Тулькубаева С.А., Слабуш В.И., Абуова А.Б. // Инновационные направления исследований в селекции и технологии возделывания масличных культур. – Краснодар, 2011. - С. 331-335.

Y.P. Hinko

INFLUENCE OF PROCESSING OF SEEDS ENCRUSTING COMPOSITIONS ON HARVEST AND QUALITY OF OIL FLAX

Institute of Flax, Republic of Belarus

Summary

In article 3-year results of researches on working out of new compositions for preseeding processing of seeds of oil flax are presented.

43

УДК 637.137:637.143.2

Е.В. Ефимова, О.В. Дымар, Т.В. Трофимова

ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА КИНЕТИКУ РАСТВОРЕНИЯ СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

РУП «Институт мясо-молочной промышленности», Минск

Введение. Современные тенденции совершенствования структуры питания населения ориентированы на разработку высококачественных продуктов, расширение их ассортимента, повышения вкусовых свойств, биологической ценности и хранимоспособности. Особое место среди них занимают сухие молочные продукты, полученные методом распылительной сушки. Распылительная сушка в промышленных масштабах получила широкое распространение в связи с возможностью по сравнению с другими методам значительно интенсифицировать технологический процесс за счет максимального уменьшения размера частиц.

При распылительной сушке невысокая температура материала и его кратковременное пребывание в сушилке позволяют получить сухой порошок с высокой степенью сохранения питательных веществ. Сухие молочные продукты распылительной сушки характеризуются возможностью целенаправленного регулирования состава и функциональных свойств, высокой хранимоспособностью, транспортабельностью и позволяют решать проблемы обеспечения отдаленных мест, пищевых резервов, спецконтингентов, а также населенных пунктов, пострадавших в результате природных и техногенных катастроф, военных действий.

Важным этапом в технологиях переработки сухих молочных продуктов (СМП) является процесс их растворения в воде или, в технологической интерпретации – восстановление. Наиболее важное значение в процессе растворения имеют два аспекта – это полнота и кинетика растворения. Полнота растворения характеризуется количеством сухого вещества, перешедшего в раствор при восстановлении. Это количество выражается в миллилитрах нерастворившегося сырого осадка. Данный показатель растворимости характеризует восстанавливаемость сухих порошков независимо от времени растворения. Кинетика растворения характеризует закономерности перехода составных компонентов сухого продукта в раствор во времени, определяет скорость процесса.

Цель исследования – изучение основных факторов, влияющих на кинетику растворения сухих молочных продуктов.

Среди многочисленных факторов, определяющих эффективность процесса растворения, т.е. влияющих на полноту и/или скорость растворения, следует выделить следующие:

-свойства, состав и структуру сухих молочных продуктов;

-количественное соотношение сухих молочных продуктов и воды;

-температура воды и сухих молочных продуктов;

44

- интенсивность механических воздействий при растворении и их продолжительность.

Кинетику процесса растворения сухих молочных продуктов возможно характеризовать по их свойствам, связанными с поверхностными и капиллярными явлениями.

К таким свойствам относятся: смачиваемость – способность частиц продукта смачиваться водой при данной температуре без перемешивания; проникаемость – способность смоченных частиц пропитываться водой до определенной глубины; оседаемость – способность частиц молока после проникновения в них воды оседать на дно сосуда; распускаемость (дисперность) – способность оседающих и осевших частиц распределяться в «спокойной» воде без образования комочков.

Смачиваемость является одним из важнейшим свойств сухих продуктов с точки зрения быстрорастворимости и представляет собой взаимодействие веществ на границе трех фаз: твердой, жидкой и газообразной и характеризуется способностью жидкости растекаться по поверхности твердого тела, т.е. иметь определенное значение краевого угла смачивания. Возможны два случая смачивания. Первый – жидкость растекается по твердой поверхности (краевой угол смачивания θ<900), такая поверхность носит название гидрофильной. Второй – ограниченное смачивания (краевой угол смачивания θ>900), такая поверхность носит название гидрофобной.

Установлено, что наибольшим краевым углом смачивания обладает молочный жир, оказывающий решающее влияние на смачиваемость жиросодержащих молочных продуктов. Значения краевых углов смачивания зависят от фракционного состава молочного жира, находящегося на поверхности частиц сухих молочных продуктов. Данные, характеризующие зависимость краевого угла смачивания от температуры плавления фракций молочного жира при различных температурах измерения, приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Зависимость краевого угла смачивания от температуры плавления фракций молочного жира

Из данных таблицы 1 видно, что только при температуре измерения 0 0С фракционный состав жира мало влияет на величину краевого угла смачивания.

На смачиваемость частиц сухих молочных продуктов также оказывает влияние лактоза и белок. При производстве сухих молочных продуктов лактоза менее всего претерпевает физико-химические изменения, она хорошо смачивается водой и не препятствует пропитке водой слоя сухого порошка. Из противоречивых литературных данных по вопросу смачиваемости белка,

45

заслуживает внимания тот факт, что растеканию воды по его поверхности препятствует образование высоковязкого раствора.

На величину краевого угла смачивания различных видов СМП влияет также температура среды и более существенное влияние она оказывает на краевой угол смачивания молочного жира, сухих сливок и сухого цельного молока, чем на краевой угол смачивания сухого обезжиренного молока. Это объясняется тем, что при повышении температуры молочный жир постепенно расплавляется и приобретает большую смачиваемость. В то же время процесс смачивания в воде при температуре 70-75 0С несколько ухудшается вследствие образования плохо растворимой пленки на заваривающих комочках продукта.

Важным показателем смачиваемости является также ее скорость, которую можно оценить скоростью движения фронта смачивающей жидкости в слое порошка. Скорость смачивания определяется главным образом краевым углом смачивания и размером частиц.

Исследованиями, проводимыми многими учеными, установлено, что наибольшая скорость смачивания имеют сухие продукты со средним размером частиц 180 мкм, а количество частиц размером менее 125 мкм не должно превышать 20 %. Процесс растворения смоченных частиц сухих молочных продуктов начинается с проникания воды в частицу. Доступ воды внутрь частицы может осуществляться за счет смыва и растворения поверхностных слоев частицы, а также вследствие проникания воды в капилляры и трещины. При этом в случае наличия на поверхности частицы включений жира быстрота растворения снижается.

Распускаемость характеризует способность частиц распадаться (диспергироваться) в водном растворе. Процесс распада начинает осуществляться после прохождения частицей водной поверхности и прилегающей непосредственно к ней зоны повышенной концентрации раствора.

Важным свойством СМП является оседаемость – способность частиц погружаться в воду на определенную глубину до полного их растворения. Медленное погружение способствует растворению частиц, расположенных непосредственно у поверхности воды. Это ухудшает условия растворения новых частиц, так как образуется зона повышенной концентрации раствора. Очень быстрое погружение частиц в ограниченном объеме воды может привести к отложению на дне емкости слоя нерастворившихся полностью частиц. Предполагается, что наиболее приемлемыми свойствами оседаемости обладают сухие молочные продукты с плотностью выше 1200 кг/м3, размером одиночных частиц более 70 мкм, агломерированных – более 250 мкм.

Необходимо отметить, что выше перечисленные свойства сухих молочных продуктов, связанные с поверхностными и капиллярными явлениями, могут ухудшаться при хранении. В наибольшей степени это касается показателей смачиваемости, особенно в первые 2-2,5 месяца хранения.

Количество воды, идущей на восстановление, устанавливают исходя из требований к продукту, т.е. к регламентированному количеству сухих веществ

46

в нем. Однако, известно, что наиболее эффективно процесс растворения и последующего восстановления протекает при условии первоначального смачивания продукта водой в количестве порядка 100 % к массе сухого молока, при условии интенсивного перемешивания. После чего содержание сухих веществ доводится до требуемого добавлением недостающего количества воды. Также известно, что оптимальными температурными режимами восстановления являются: температура воды в пределах 40-60 0С, температура сухого молока 35-60 0С. При этих режимах достигаются наилучшая смачиваемость и наибольшая скорость растворения. На эффективность процесса растворения особое влияние оказывает интенсивность перемешивания. С повышением интенсивности процесса перемешивания эффективность процесса растворения возрастает. При этом роль продолжительности перемешивания незначительна.

Рассмотрев все основные факторы, влияющие на кинетику растворения сухих молочных продуктов, можно сделать вывод, что основное влияние оказывают свойства, состав и структура сухих молочных продуктов. Быстрорастворимые молочные продукты являются продуктами с капиллярнопористой структурой частиц и высокой способностью к смачиванию. Первое свойство достигается путем агломерации высушенных частиц, второе – в результате внесения поверхностно-активных частиц или других легкосмачиваемых компонентов.

Литературные источники

1.Боегорд, С.Э. Распылительная сушилка с псевдоожиженным слоем / С.Э. Боегорд // Переработка молока. – 2008. - №7.- С. 45

2.Липатов, Н.Н. Сухое молоко / Н.Н. Липатов, В.Д. Харитонов // М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.- 264 с.

3.Липатов, Н.Н. Восстановленное молоко (теория и практика) / Н.Н. Липатов, К.И. Тарасов // М.: Агропромиздат, 1985. – 256 с.

4.Галстян, А.Г. Совершенствование технологии сухих молочных продуктов / А.Г. Галстян, И.А. Радаева, А.Н. Петров // Переработка молока.- 2009.- №7.- С.32-33

E.V. Efimova, O.V. Dymar, T.V. Trofimova

STUDYING OF THE MAJOR FACTORS INFLUENCING SPEED OF DISSOLUTION OF DRY DAIRY PRODUCTS

Institute of the meat-and-milk industry, Minsk

Summary

Dry dairy products sprayed drying are characterised by possibility of purposeful regulation of structure and functional properties, transportability and allow to solve problems of maintenance of the remote places, food reserves. The important stage in technologies of processing of dry dairy products is process of their dissolution in water - restoration. In given article the major factors influencing process of dissolution of dry dairy products are considered.

47

УДК 634.1-15:631.319.4/.33.022(043.3)

А.А. Жешко, Ю.Л. Салапура

ЗАТРАТЫ ЭНЕРГИИ НА ПРИВОД РОТОРНОГО РАСПРЕДЕЛЯЮЩЕГО РАБОЧЕГО ОРГАНА

РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства», г. Минск

Введение. Конструктивной особенностью роторного распределяющего рабочего органа машины для внесения мульчирующих материалов является скос лопасти ротора. Посредством такого конструктивного решения достигается равномерное распределение материала в ленте. Для того, что бы получить аналитические зависимости для расчета мощности на привод ротора с лопастями переменной высоты, необходимо учесть его конструктивные особенности, чему и посвящена настоящая работа.

Основная часть. Роторный распределитель расходует энергию на сообщение частицам скорости, преодоление сил трения материала о лопасть и на удар. Таким образом, баланс мощности потребной для привода ротора можно представить в следующем виде:

N=N1+N2+N3, (1)

где N1– мощность, потребная на сообщение частицам скорости при отбрасывании мульчирующего материала в ленту, кВт;

N2– мощность, потребная на преодоление сил трения мульчирующего материала о лопасть, кВт;

N3–мощность на преодоление энергии удара мульчирующего материала о лопасть, кВт.

Определить мощность потребную на сообщение частицам кинетической энергии можно по формуле:

υabs – абсолютная скорость, сообщаемая частицам лопастью ротора,

м/с.

Значение абсолютной скорости υabs сообщаемой частицам лопастью ротора можно определить по известному аналитическому выражению [1, с.225]:

транспортером материал при секундной подаче Q·γ действует на лопасти

где f – коэффициент трения материала о лопасть, f = tgφ.

Значение радиальной составляющей скорости определим по формуле

[1, c. 224]:

где rcp – среднее значение радиуса, описываемого лопастью ротора, м.

rcp=(R+r)/2.

С учетом формул (3) и (4) мощность, потребная для преодоления сил трения мульчирующего материала о лопасть определится как

Мощность на преодоление энергии удара мульчирующего материала о лопасть ротора можно определить, зная плечо, равное расстоянию от точки приложения силы удара до оси вращения ротора. Аналогичный подход использован в работе [2, с.76 – 78, 3] для определения мощности на преодоление энергии удара для тарельчатых аппаратов.

С некоторым допущением будем считать, что это расстояние равно среднему значению радиуса rcp, описываемого лопастью ротора. Тогда мощность, потребную для преодоления энергии удара мульчирующего материала о лопасть, определим по формуле:

В формуле 7 неизвестным является значение радиуса загрузки лопасти ротора ρ. Для его нахождения рассмотрим процесс работы ротора с лопастями переменной высоты.

По мере продвижения лопасти в непрерывно падающем потоке, каждой частице, находящейся в момент времени t на дуге cd, сообщается скорость, вектор которой направлен по касательной к окружности в месте встречи частицы и лопасти (рисунок 1).

Абсолютная скорость υabs частиц, попавших в межлопастное пространство, складывается из относительной скорости движения частицы вдоль лопасти υr и переносной скорости υτ.

Когда сформированный в межлопастном пространстве «пакет» начинает свое относительное движение частицы, находящиеся в момент времени t на дуге cd на максимальном расстоянии от центра вращения покинут ротор с минимальным приращением радиальной скорости υr. Максимальную же скорость приобретет частица а, находящаяся в момент времени t ближе всего к центру вращения на расстоянии, определяемом радиусом загрузки ротора ρ.

Путь l, проходимый частицей a, участвующей в относительном движении, является рабочей длиной лопасти. Частица а покинет лопасть в

49

момент времени t+ t, определяемый углом схода β. Положение частицы в течение времени t+ t представлено точками a,a’,a’’ (рисунок 1).

Движение любой другой частицы b «пакета» происходит аналогично (точки b,b’ на рисунке 2), за тем лишь исключением, что частица будет покидать лопасть раньше, а абсолютная скорость υabs b’, сообщаемая частице лопастью ротора будет меньше по модулю.

Следует отметить, что направления векторов скоростей, сообщаемых частицам лопастью ротора, различаются по модулю и направлению. Частицы отбрасываются ротором на различные расстояния, образуя тем самым «рассев» материала в ленте. Так, в соответствии с рисунком 3 угол вылета частицы c «положительный», частицы a – «отрицательный».

Таким образом, в течение промежутка времени t+ t (от момента вхождения в падающий поток до момента разгрузки), лопасть ротора будет совершать свой рабочий ход. При этом частицы материала будут покидать лопасть веерообразным потоком по мере продвижения лопасти в секторе с центральным углом β (рисунок 1).

В течение рабочего хода следующая лопасть начнет захватывать порцию материала и совершать свой рабочий ход, перекрывая разгрузку впереди идущей лопасти и т.д. Поэтому разгрузка ротора будет протекать непрерывно.

Для определения радиуса загрузки ротора рассмотрим частицу, влетающую в межлопастное пространство со скоростью υч. За время t частица проходит путь s=ef = υчt (рисунок 1). Очевидно, что на максимальную глубину будут проникать частицы, влетающие сразу после прохода одной из лопастей, до того момента, пока не соприкоснутся со следующей лопастью. Если обозначить угол расстановки лопастей как λ, то время t поворота лопасти на угол λ определится как

t = λ /ω = 30 λ / π·n,

где λ – угол расстановки лопастей ротора, рад; n – частота вращения ротора, мин-1.

50