ВведениеГречиха является ценной продовольственнойкультурой, которая традиционно является сырьемдля изготовления гречневой крупы, муки и другихценных продуктов питания, а также используется вмедицинской практике для профилактики и леченияразличных заболеваний [1–8]. Гречневая крупаотносится к тем пищевым продуктам, которые,обладая массой полезных для человеческогоорганизма веществ, не теряют их в полном объемедаже при гидротермической обработке [9–14].Технологии переработки зерна гречихидостаточно известны. Однако при массовой доле ядра78,0 % выход крупы ядрицы составляет не более71,0 %. Основные потери связаны с технологиейшелушения. Ядро гречихи является хрупким ипри шелушении раскалывается, уменьшая процентвыхода крупы ядрицы и увеличивая выход продела икормовой мучки [15].Важнейшим физическим свойством зернаявляется его прочность, способность сопротивлятьсяразрушению. От этого показателя зависят процессыдробления при шелушении зерна. В настоящеевремя для шелушения зерна гречихи используютсяразличные шелушильные машины. Принципмеханического воздействия на зерно и характервызываемой ими деформации основан на сжатии исдвиге [16]. Рабочими органами машин являютсядве поверхности из жесткого материала. Проходярабочую зону, зерно подвергается воздействиюсдвигающих усилий со стороны вращающегоабразивного валка и тормозящих усилий со стороныабразивной деки. В результате плодовые оболочкигречихи разламываются по граням, ядро отделяетсяот них. По такому принципу работают вальцедековыестанки с неподвижной декой и вращающимсявалом [17]. Основным требованием, предъявляемымк шелушильным машинам, является высокаястепень шелушения при максимальном сохранениицелостности ядра [18].Для выбора эффективного способа шелушениянеобходимо учитывать особенности строения зерна,показатели структурно-механических свойстви степень связи ядра с оболочкой. Шелушениегречихи усложняется еще и тем, что однородностьи выравненность зерновой массы по крупностисоставляет не более 40–50 %. Так как размерызерна гречихи различаются по размеру поперечногосечения (по крупности), то для оптимизации процессашелушения ее делят на фракции. Сортированиезерна на фракции по крупности с последующимкалиброванием проводится для того, чтобыповысить эффективность шелушения однородных покрупности фракций. Для них легче подобрать режимшелушения, при котором лучше снимаются пленкии оболочки зерна при сохранении целостностиядра. Сортирование зерна на фракции способствуетповышению эффективности разделения продуктовшелушения и выделения чистого ядра. Рабочийзазор для шелушения подбирают индивидуально длякаждой фракции по крупности.Основной проблемой экономики являетсяснижение затрат на производство продукции. Этотважнейший экономический показатель отражаетрезультаты производственной деятельности. Уве-личение эффективности переработки зерна вкрупу характеризуется целым рядом технико-экономических показателей работы гречезаводаи определяется повышением коэффициента испо-of the grain mass does not exceed 40–50%. Since the grain size varies greatly, the mass is divided into fractions to optimize thedecorticating process. Sorting of grain into size fractions with subsequent calibration increases the efficiency of decorticating. Theprocedure makes it possible to choose the appropriate decorticating mode while maintaining the integrity of the kernel. New methodsof decorticating improve the utilization of grain and, consequently, profitability. The research objective was to assess the rationality ofthe use of visco-elastic material for decorticating buckwheat grain.Study objects and methods. The research featured buckwheat grain, which was divided into six fractions by size before decorticating.The grain was harvested in the foothill part of the Altai Territory in 2018.The effectiveness of the procedure was tested using astandard abrasive deck and a visco-elastic deck with Shore hardness = A-80-95 and elastic modulus = 2.8 MPa.Results and discussion. A simultaneous use of a visco-elastic deck and an abrasive deck on a Valdecede machine reduced the massfraction of the destroyed kernels at the stage of decorticating. The production tests involved processing of 23,000 thousand tons ofbuckwheat grain. The resource of visco-elastic decks in different fractions ranged from 6 to 12 months. The tests proved that viscoelasticdecks provided a 1.5% increase in the mass fraction of buckwheat groats due to a reduction in the resulting feed meal. A set ofeconomic calculations showed an increase in the marginal profit by 800,000 rubles per month.Conclusion. The use of visco-elastic decks during decorticating of buckwheat grain of all fractions increased the profitability ofbuckwheat groats production by 1.8% and raised the yield by 1.5%.Keywords. Kernel integrity, visco-elastic deck, buckwheat, decorticating, kernel utilization ratio, fraction.Funding. The research was performed on the premises of Biysk technological institute is a subsidiary of Polzunov Altai StateTechnical University, project manager – M.A. Lenskiy.For citation: Marin VA, Vereshchagin AL, Ivanov AA. Application of Visco-Elastic Deck in Decorticating Buckwheat Grains. FoodProcessing: Techniques and Technology. 2020;50(1):87–95. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-1-87-95.Введение89Марьин В. А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2020. Т. 50. № 1 С. 87–95льзования зерна, а также качеством и выходомготовой продукции [19].Для повышения коэффициента использованиязерна нужно применять новые методы и способывоздействия на зерно в процессе его шелушения [20].К сожалению, работ в этом направлении проводитьсянедостаточно. Поэтому исследования, направленныена более глубокое изучение и интенсификациюэтих процессов с определением качественныххарактеристик продукции, являются актуальнымии практически значимыми. Научная новизнаданного исследования заключается в возможностимодернизации существующего отечественногооборудования.Целью настоящей работы является оценкарациональности применения вязкоупругих дек пришелушении зерна гречихи.Объекты и методы исследованияДля испытания были отобраны партиирядового зерна гречихи собранного в предгорнойзоне Алтайского края 2018 года. Объектомисследования являются зерна, разделенные нафракции по крупности, на которые его делилиперед шелушением. Шелушение осуществляли навальцедековых станках с двумя деками стандартным(с абразивным валком и двумя абразивными деками)и исследуемым (с абразивным валком, одной декойиз абразивного материала, другой – из вязкоупругого)способами.Все партии зерна, которые были направлены дляисследования соответствовали требованиям ГОСТР 56105-2014. Крупу ядрицу вырабатывали согласнотребованиям ГОСТ 55290-2012.Испытания проводили в производственныхусловиях по технологии, в которой зерно передшелушением сортировали по крупности на шестьфракций. Применение такого технологическогоэтапа позволяет получать однородные по крупностифракции зерна.Образцы для исследования отобрали нагречезаводе производительностью 4 т/ч. Вэкспериментальной части приведены средниезначения показателей. Достоверность полученныхрезультатов подтверждена 3–5 кратной повторностьюэкспериментов. Все исследования обрабатывалистатистически. Эффективность работы технологииоценивали по массовой доле целого ядра послешелушения по общепринятым методикам.Исследование проводили следующим образом:зерно гречихи доводили до крупяных кондицийи направляли в цех (гречезавод); пройдя всенеобходимые технологические операции, зернонаправляли на шелушение. Отбор и формированиепартий зерна для исследования проводили согласноГОСТ 26312-84.Совершенствование технологических процес-сов переработки зерна направлено наулучшение его технологических свойств [21].Применение гидротермической обработки (ГТО)фракционирования зерна перед шелушениемпозволило в производственных условиях значительноповысить выход и качество готового продукта приодновременном увеличении выхода крупы ядрицыи уменьшении продела. Из-за несовершенстватехнических процессов шелушения зерна гречихив производственных условиях под воздействиемрабочих органов шелушильных машин происходитинтенсивное разрушение как отделяемых наружныхоболочек, так и ядра. При этом в продуктахшелушения накапливаться дробленые частицы ядра имучнистые частицы, которые, в случае производстванедробленой крупы, являются побочными, т. е. менееценными продуктами технологии, чем крупа.Необходимо отметить, что к специфическимпризнакам качества зерна гречихи относятрасположение, размер и форму зародыша.Большая часть зародыша заключена внутри ядрав виде S-образного лепестка, поэтому в процессепереработки зерна в крупу на этапе шелушения ядролегко раскалывается. Эндосперм состоит из крупныхтонкостенных клеток, консистенция мучнистая. Онхрупкий и легко дробится при переработке зерна.Переработка зерна гречихи в крупу ядрицуможет привести к образованию дробленого ядра,т. к. после удаления плодовых оболочек ядрогречихи разрушается на части [22]. Это снижаеттехнологические и экономические показателипереработки зерна гречихи, т. к. стоимостьдробленого ядра (продела) и мучки значительно нижестоимости недробленого (крупа ядрица).Особенностью используемой при испытаниитехнологии является применение высокихтемпературных режимов пропаривания, а такженизкое содержание мелких зерен в крупныхфракциях в процессе сортирования зерна (до 9 раз),чем в технологии, представленной в «Правилахорганизации и ведения технологического процесса накрупяных предприятиях» [23–26].В процессе исследования шелушения зернагречихи использовали вальцедековые станки марки2ДШС-3Б с двумя деками на первой, второй, третьейи четвертой фракциях; на пятой и шестой фракцияхс одной декой. Такой подход обоснован малымсодержанием пятой и шестой фракций. Фракционныйсостав зерна гречихи, на который разделяли зерноперед шелушением, представлен в таблице 1.Анализ таблицы позволяет утверждать, чтооднородность и выравненность используемогодля испытаний зерна гречихи составляет не более48,0 %. Наименьшая массовая доля относится кшестой фракции и составляет не более 0,5 %.Научные исследования выполнены на базеБийского технологического института (филиал)90Marin V.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2020, vol. 50, no. 1, pp. 87–95ФГБОУ ВО «Алтайский государственный техни-ческий университет им. И. И. Ползунова».Результаты и их обсуждениеПри проведении исследований в производствен-ных условиях была использована принципиальнаясхема переработки зерна гречихи при делении его нашесть фракций перед шелушением (рис. 1).Для испытаний было использовано зерно свлажностью 13,5 %, т. к. на используемых дляшелушения станках 2ДШС-3Б такая влажностьявляется наиболее оптимальной. Принцип работытаких станков основан на взаимодействии зерна свращающимся валом и отодвинутой на некотороерасстояние (зазор) жестко закрепленной декой.Вращающийся валок захватывает зерно и увлекаетего в рабочую зону (зазор) между волком и декой. Привходе в рабочую зону к зерну прикладывается усилиясжатия и сдвига за счет контакта с неподвижнойдекой. Таким образом, чтобы избежать дробленияядра, зазор не должен быть меньше размера ядра.Изменение зазора в рабочей зоне станка можетприводить к уменьшению эффективности шелушенияпри увеличении зазора и высокой дробимости ядрапри его уменьшении.Для сохранения качества и целостности ядрапри шелушении зерна гречихи на вальцедековыхстанках 2ДШС-3Б было предложено заменитьодну из абразивных дек на деку из вязкоупругогоматериала такого же размера. В отличие от упругой(абразивной) она допускает неупругую деформацию,что приводит к более длительному контакту зернас декой и увеличивает эффективность отделенияплодовых пленок от ядра при сохранении егоцелостности.Для исследования использовали материал соследующими показателями: твердость по ШоруА-80-95; относительное удлинение при разрыве неменее 350 %; стойкость к износу не более 0,07 см³;прочность при разрыве не менее 35 Мпа [27].Результаты производственных испытанийпри переработке 23 тыс тонн зерна гречихипоказали, что ресурс вязкоупругих дек на разныхфракциях различен. Такое различие связанокак с содержанием массовой доли фракции взерне, так и с регулировкой зазора между декойи абразивным барабаном. Опыт эксплуатациипоказал, что с уменьшением зазора, которое меньшеразмера ядра, наблюдается его незначительноедробление. При этом износ деки становитсяТаблица 1. Фракционный состав зернагречихи урожая 2018 годаTable 1. Fractional composition of buckwheat grain harvested in 2018Массовая доля фракций, %1 фрак-ция2 фрак-ция3 фрак-ция4 фрак-ция5 фрак-ция6 фрак-ция30,5 48,0 14,0 6,0 1,0 0,5Рисунок 1. Применяемая схема переработки зерна гречихиFigure 1. Scheme for buckwheat grain processingТаблица 2. Результаты испытаний вязкоупругих декдо полного износа для каждой фракцииTable 2. Wear-out tests of visco-elastic decks for each fractionНомер фракции 1 2 3 4 5 6Время работы (месяц) 6 8 7 7 > 12 > 12Таблица 3. Результаты технологических испытанийTable 3. Results of technological testsНаименованиепродуктаМассовая доля готового продукта, %С абра-зивной ивязкоупру-гой декамиС двумяабразивны-ми декамиПо «Правиламорганизации и ведениятехнологическогопроцесса на крупяныхпредприятиях»Крупаядрица72,5 71,0 62,0Крупапродел– 0,8 5,0Мучкакормовая0,3 1,0 3,5Зерно по ГОСТГТОДеление на фракции1фКрупаядрицаРазделение продуктов шелушенияШелушение2ф 3ф 4ф 5ф 6фрррКрупапроделНеобрушенноезерноМучкаЛузгаЗерно по ГОСТГТОДеление на фракции1фКрупаядрицаРазделение продуктов шелушенияШелушение2ф 3ф 4ф 5ф 6фрррКрупапроделНеобрушенноезерноМучкаЛузгаЗерно по ГОСТГТОДеление на фракции1фКрупаядрицаРазделение продуктов шелушенияШелушение2ф 3ф 4ф 5ф 6фрррКрупапроделНеобрушенноезерноМучкаЛузгаЗерно по ГОСТГТОДеление на фракции1фКрупаядрицаРазделение продуктов шелушенияШелушение2ф 3ф 4ф 5ф 6фрррКрупапроделНеобрушенноезерноМучкаЛузгаЗерно по ГОСТГТОДеление на фракции1фКрупаядрицаРазделение продуктов шелушенияШелушение2ф 3ф 4ф 5ф 6фрррКрупапроделНеобрушенноезерноМучкаЛузгаЗерно по ГОСТГТОДеление на фракции1фКрупаядрицаРазделение продуктов шелушенияШелушение2ф 3ф 4ф 5ф 6фрррКрупапроделНеобрушенноезерноМучкаЛузгаЗерно по ГОСТГТОДеление на фракции1фКрупаядрицаРазделение продуктов шелушенияШелушение2ф 3ф 4ф 5ф 6фрррКрупапроделНеобрушенноезерноМучкаЛузга91Марьин В. А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2020. Т. 50. № 1 С. 87–95станках 2ДШС-3Б является изменение режимовшелушения: теперь абразивная дека незначительноповреждает и деформирует оболочку, а вязкоупругаяокончательно отделяет ядро от оболочки (грубая иточная настройка дек при шелушении). Указанныйподход к шелушению позволил улучшить органо-лептические показатели крупы ядрицы пришелушении вязкоупругими деками. На ядрах необнаружены повреждения семенной оболочкиРисунок 2. Крупа гречневая ядрица, полученная припереработке зерна гречихи с двумя абразивными декамиFigure 2. Buckwheat groats obtained by processing buckwheatgrain with two abrasive decksзначительным, время ее эксплуатации может умень-шиться в несколько раз. Исследование фракционногосостава зерна показало, что оно зависит от сорта,условий произрастания и зрелости зерна.Результаты использования вязкоупругих дек дополного износа на шести вальцедековых станках длякаждой фракции зерна представлены в таблице 2.Анализ таблицы позволяет утверждать, что декиразных фракций срабатываются не равномерно.Такое поведения дек связано с разной регулировкойдек и различной массовой долей зерна во фракциях.Деки не менялись в течение года непрерывнойработы на пятой и шестой фракциях. Массовая долязерна составляла 1,0 и 0,5 % соответственно.В таблице 3 представлены результаты сравни-тельного анализа шелушения зерна гречихи двумяспособами (с абразивной и вязкоупругой деками;с двумя абразивными деками), а также согласно«Правилам организации и ведения технологическогопроцесса на крупяных предприятиях».Анализ таблицы позволяет утверждать, чтопроведенные производственные исследования сиспользованием вязкоупругих дек увеличиваютмассовую долю крупы ядрицы на 1,5 % за счетуменьшения крупы продел и кормовой мучки. Такойподход к шелушению ядра позволяет вырабатыватькрупу ядрицу без продела.Необходимо отметить, что особенностьюиспользования вязкоупругих дек на шелушильныхТаблица 4. Планово-экономические показатели при шелушении гречихи при использовании абразивных и вязкоупругих декTable 4. Planning and economic indicators for decorticating buckwheat using abrasive and visco-elastic decksОбьем сырья, тонн Суточная Суток Всего за месяц100 27 2700Наименование Стандартная ВязкоупругаяЦена одной тонны готовой продукции б/НДС, тыс руб 20,000 20,000Выход продукции, % 71,0 72,5Количество продукции, тонн 1917 1957,5Стоимость основной продукции, тыс руб. 38340 39150Стоимость побочной продукции, тыс руб. Кормовой зернопродукт,мучка – 2 руб/кг,продел 10 руб/кг270 16,2Стоимость продукции, тыс руб. 38610 39166,2Переменные затраты, тыс руб 34347,1 34358Стоимость сырья б/НДС, тыс руб. 12 000 32400 32400Мешкотара, тыс руб. 20 мешков/тн 10,92 507,9 512,9Заработная плата, тыс руб. 250 тн зерна 675 675Отчисления от з/пл., % 30,8 208 208Электроэнергия, тыс руб 60 кВт/тн зерна 556,2 556,2Деки, тыс руб 4,7 5,9Переменные затраты на переработку, тыс руб. 1947,1 1958Переменные затраты на переработку 1 тонныготовой продукции, тыс руб.17,92 17,55Маржинальная прибыль, тыс руб. 3992,9 4792Рентабельность (маржинальная прибыль), % 10,4 12,2Стоимость переработки 1 тонны зерна, тыс руб. 0,721 0,725Стоимость производства 1 тонны готовой продукции, тыс руб. 1,02 1,0092Marin V.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2020, vol. 50, no. 1, pp. 87–95граней и ребер, незначительное количество которыхприсутствуют при шелушении абразивными деками(0,2–0,8 %) (рис. 2). Высокое содержание такихповреждений свидетельствует о неправильной регу-лировке зазора между валком и декой или их износе.Расчет планово-экономические показателейзавода по переработке зерна гречихи проводилидля гречезавода производительностью 100 т/сут.Результаты представлены в таблице 4. Цены на зерна,крупу, электроэнергию и другие затраты взяты израсчета как средние на текущий период.Анализ представленных данных позволяетутверждать, что использование вязкоупругих декпри шелушении зерна гречихи обеспечивает болеевысокий маржинальный доход. Использованиевязкоупругих дек позволяет увеличить маржи-нальную прибыль на 800,0 тыс руб. в месяц.Увеличение прибыли и рентабельности на 1,8 %связано с уменьшением переменных затрат.Полученные данные свидетельствуют о целе-сообразности использования вязкоупругих декна вальцедековых станках для шелушения зернагречихи.ВыводыУстановлено, что использование вязкоупругихдек при шелушении зерна гречихи всех фракцийпозволяет увеличить рентабельность производствакрупы гречневой ядрицы на 1,8 % и повысить выходготовой продукции не менее чем на 1,5 %, а такжепроизводить крупу гречневую ядрицу без продела икормовой мучки.Критерии авторстваАвторы в равной степени принимали участие висследованиях и оформлении рукописи.Конфликт интересовАвтор заявляет об отсутствии конфликтаинтересов.БлагодарностиБлагодарим всех уважаемых коллег, которыепомогали при работе над статьей.ContributionThe authors equally participated in the research andpreparation of manuscript.Conflict of interestThe authors declare that there is no conflict ofinterests regarding the publication of this article.AcknowledgementsThe authors would like to express their sinceregratitude to all colleagues who helped to write this article.