способ определения хлебопекарного качества зерна и муки пшеницы

Формула изобретения

Способ определения хлебопекарного качества зерна и муки пшеницы, включающий размол проб зерна, приборное измерение промежуточных физических величин и последующее определение хлебопекарного качества зерна и муки с учетом градуировочных измерений, отличающийся тем, что в качестве промежуточной физической величины используют упругое свойство образца, который получают из размолотой пшеницы посредством механической сепарации, при этом на образец воздействуют поочередно сжатием и снятием жесткого сжатия, на моменты сжатия и снятия жесткого сжатия преобразуют физико-химические свойства образца в электрический сигнал в направлениях сжатия и ему перпендикулярном, измеряют электрические сигналы на эти моменты, кроме того, представляют хлебопекарное качество образца произведением количества клейковины на упругость клейковины в условных единицах Х= К_(г)У_{(усл. ед.)}, вычисляют хлебопекарное качество образца по формуле Х= (A₁-А₂)К₁, упругость клейковины по формуле У_{(усл. ед.)}= (а₁-a₂)K₂, количество клейковины по формуле

K_(г)= [(A₁-A₂)K₁] : [(а₁-а₂)К₂] ,

где Х - хлебопекарное качество, усл. ед. ;

К_(г) - количество клейковины в образце, г;

У_{(усл. ед.)} - упругость клейковины, усл. ед. ;

A₁ и А₂ - измеренные значения электрических сигналов на моменты сжатия и снятия жесткого сжатия в направлении сжатия;

a₁ и a₂ - значения электрических сигналов на моменты сжатия и снятия в направлении, перпендикулярном сжатию;

К₁ и K₂ - градуировочные коэффициенты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам оценки показателей качества сельскохозяйственной продукции, в частности зерна и муки пшеницы, и может быть использовано для экспрессных анализов.

Известны методы определения количества и качества клейковины в пшенице - ГОСТ 13586.1-68 (Методы определения количества и качества клейковины в пшенице).

Основными недостатками этих методов являются трудоемкость и длительность процесса анализа, порядка 1,5-2 ч, т. к. продукт измельчают, замешивают тесто, отмывают, выдерживают, взвешивают, используют приборы ИДК и ПРК для определения упругих свойств клейковины.

Известен способ определения количества и качества упругих свойств клейковины - А. св. 1567977 от 04.01.87. Опубл. 30.05.90. Бюл. 20 (прототип).

Этот способ предусматривает размол проб зерна, измерение коэффициента диффузного отражения на наборе длин волн в ультрафиолетовой области оптического спектра, определение качества и количества клейковины по значениям коэффициентов диффузного отражения с учетом градуировочных измерений.

Использование в качестве промежуточной физической величины набора диапазонов в ультрафиолетовой области оптического излучения является основным недостатком способа. Это накладывает известные ограничения, измерения выполняются сложной дорогостоящей аппаратурой. Измерительный и вычислительный процессы без автоматизации и компьютерного обеспечения трудоемки и длительны.

Целью настоящего изобретения является упрощение и удешевление процесса анализа. Поставленная цель достигается тем, что в способе определения количества и упругости клейковины, включающем размол проб зерна, приборное измерение промежуточных физических величин и последующее определение хлебопекарного качества зерна и муки пшеницы с учетом градуировочных измерений, в качестве промежуточной физической величины используют упругое свойство образца, который получают из размолотой пшеницы посредством механической сепарации, при этом на образец воздействуют поочередно сжатием и снятием жесткого сжатия, на моменты сжатия и снятия жесткого сжатия преобразуют физико-химические свойства образца в электрический сигнал в направлениях сжатия и ему перпендикулярном, измеряют электрические сигналы на эти моменты, кроме того, представляют хлебопекарное качество образца произведением количества клейковины на упругость клейковины в условных единицах Х=К_(г)У_{(усл.ед.)}, вычисляют хлебопекарное качество образца по формуле Х=(А₁-A₂)K₁, упругость клейковины по формуле У_{(усл.ед.)}=(a₁-а₂)К₂, количество клейковины по формуле

К_(г)-[(A₁-A₂)K₁:[(a₁-a₂)K₂],

где X - хлебопекарное качество в условных единицах;

К_(г) - количество клейковины в образце;

У_{(усл.ед)} - упругость клейковины в условных единицах;

А₁ и А₂ - измеренные значения электрических сигналов на моменты сжатия и снятия жесткого сжатия в направлении сжатия;

а₁ и а₂ - значения электрических сигналов на моменты сжатия и снятия в направлении, перпендикулярном сжатию;

К₁ и К₂ - градуировочные коэффициенты.

Количество клейковины выражают в граммах или процентах.

В полученном механическим сепарированием образце нет грубых примесей, масса однородная из мелких частиц. В таком образце упругие свойства сказываются ярче.

При сжатии упругую реакцию образца характеризует состав их твердых частиц. Упругие реакции в направлении сжатия и перпендикулярном ему сказываются по-разному. В направлении сжатия упругая реакция зависит от количества упругих частиц, в перпендикулярном направлении упругая реакция выражается, в основном, через уплотнение образца и мало зависит от количества. При снятии сжатия под действием упругих сил образца в направлении сжатия линейный размер образца увеличивается, плотность уменьшается, в перпендикулярном направлении изменяется плотность в меньшую сторону.

От действия упругих сил в направлениях сжатия и перпендикулярном сжатию зависят результаты преобразования физико-химических свойств образца в электрический сигнал.

Хлебопекарное качество определяется сочетанием количества и упругости клейковины. В общем виде хлебопекарное качество характеризуется приведенным выше произведением количества и упругости клейковины. В соответствии с этим выражением и результатами определений количества и упругости клейковины по ГОСТ 13586.1-68 получают рабочие графики или таблицы.

Приведенные формулы для вычисления хлебопекарного качества исследуемого образца, количества и упругости клейковины являются рабочими. В соответствии с этими формулами используют разные схемы измерения упругого свойства образца

На фиг.1 изображен график хлебопекарного качества для муки высшего и первого сортов. На горизонтальной оси показана упругость клейковины в условных единицах. По вертикальной оси показано хлебопекарное качество в условных единицах и зонах качественной градации. Количество клейковины принято в пределах 25-35%. Такие графики (таблицы) могут быть составлены для разных продуктов с расширенным содержанием клейковины.

На фиг. 2 изображена схема устройства, реализующего способ (заявка на устройство оформлена самостоятельно). 1. Полая емкость в диэлектрическом материале. 2. Верхний подвижный уплотнитель с электродом на нижнем основании. 3. Нижний подвижный уплотнитель с электродом на верхнем основании. 4 и 5. Электроды на боковой поверхности емкости. 6. Подпорная пружина. 7 и 8. Винтовые механизмы движения уплотнителей. 9. Общее основание. 10. Измерительный блок.

Емкость из диэлектрического материала и две пары электродов в продольном и поперечном направлениях образуют два преобразователя. Величину электрического сигнала после преобразования определяют емкости образованных конденсаторов и диэлектрические потери на электродах.

В соответствии с устройством, реализующим способ и изображенным на фиг. 2, в приведенных выше формулах A₁ и A₂ результаты измерения электрического сигнала в моменты сжатия с заданным напряжением и снятия жесткого сжатия после преобразователя с первой парой электродов на уплотнителях 2 и 3 с изменяемым расстоянием между электродами. Значения а₁ и а₂ такие же результаты после преобразователя со второй парой электродов 4 и 5 с постоянным расстоянием между электродами. Заданное напряжение определяется при градуировочных измерениях и фиксируется преобразователем с электродами на боковой поверхности емкости.

В поперечном направлении, где расстояние между электродами постоянно, на величину (a₁-а₂) влияет в основном только упругость клейковины через изменение плотности образца, т.е. и изменение диэлектрической проницаемости. Здесь расстояние между электродами постоянно.

На величину "отката" (A₁-А₂) кроме упругости сказывается характерно и количество клейковины. Это реализуется в изменении линейного размера между электродами на уплотнителях, которое зависит не только от упругости, но и от количества клейковины. Величина (A₁-А₂) зависит от сочетания количества и упругости клейковины и объективно характеризует хлебопекарное качество исследуемого образца.

Градуировочные коэффициенты K₁ и К₂ определяются из соотношений Х= К_(г)У_{(усл.ед.)}= (A₁-A₂)K₁ и У_{(усл.ед)}= (a₁-а₂)К₂. Здесь K_(г) - количество клейковины в образце, У_{(усл.ед.)} - упругость клейковины в условных единицах. Эти величины определяются по положениям ГОСТ.

По результатам градуировочных измерений составляются рабочие графики, таблицы, числовые соотношения для определения хлебопекарного качества по величине (A₁-A₂)K₁. Например, для муки высшего и первого сортов: (A₁-А₂)К₁<40 - хлебопекарное качество неудовлетворительное, 40(А₁-A₂)K₁75 - хлебопекарное качество удовлетворительное, 75<(A-A₂)K₁ - хлебопекарное качество хорошее.

Величина (a₁-а₂) зависит от упругости образца и характеризует упругость клейковины. Произведение (a₁-а₂)К₂ в зависимости от упругости клейковины исследуемых образцов изменяется по всей шкале упругости клейковины в условных единицах. Здесь учитывается следующее. Образец со слабой клейковиной линейный размер изменяет в большей степени, чем с крепкой при одном и том же давлении. Это позволяет судить по величине А₁ о характере клейковины, т.е. она крепкая или слабая. При этом изменения плотности и линейного размера для крепкой и слабой клейковины после снятия жесткого сжатия носят одинаковый характер. Поэтому на горизонтальной оси графика на фиг.1, где показано качество клейковины в условных единицах, значения качества слабой клейковины показаны в симметричных величинах с небольшим смещением в соответствии с ГОСТ.

Количество клейковины определяют из соотношения результатов измерений К_(г)=[(А₁-А₂)К₁:[(а₁-а₂)К₂].

Измерения выполняют в лабораторных условиях при комнатной температуре порядка 20^oС. Последовательность действий при определении хлебопекарного качества состоит в следующем.

Исследуемый образец пшеницы размалывают на лабораторной мельнице, полученную муку просеивают ситом с мелкой ячейкой не более 0,07 мм. Размолотый и отсепарированный образец пшеницы помещают в емкость 1. Нижний уплотнитель 3 удерживает образец в емкости. Механизмом движения 7 верхнего уплотнителя 2 предварительно уплотняют образец. Механизмом движения 8 нижнего уплотнителя 3 уплотняют образец до конкретного сжатия, которое фиксируется после преобразователя с электродами 4 и 5 измерительным блоком 10 через заданный сигнал, полученный в градуировочных измерениях. На этот момент регистратором измерительного блока 10 фиксируются величины А₁ и a₁. Далее механизмом движения 8 освобождают нижний уплотнитель от жесткого давления на образец. Давление на образец только от подпорной пружины 6. На этот момент регистратор измерительного блока фиксирует величины А₂ и а₂. Вычисляют хлебопекарное качество образца, упругость и количество клейковины по приведенным выше формулам.

Выполнен значительный ряд измерений. Несколько результатов измерений приведены на графике, фиг.1. В числителе указаны характеристики клейковины, определенные по ГОСТ 13586.1-68 (Методы определения количества и упругости клейковины в пшенице). В знаменателе - измеренная упругость клейковины и определенное количество. Время определения хлебопекарного качества вместе с подготовкой образца - 5-10 мин, точность удовлетворительная.