ВведениеОвес – это зерновая и кормовая культура.Значительные посевные площади находятся вСеверной Европе и Северной Америке, а также вКитае и Австралии. Однако за последние 50 летпроизошло значительное уменьшение егопроизводства. Овес имеет большое экономическоезначение для потребления человеком. Ониспользуется в качестве корма для скота и все чащев качестве источника высокоценных соединенийдля промышленного применения из-за уникальногосостава зерна овса. Это объясняется наличиемβ-глюкана – основного полисахарида клеточнойстенки эндосперма. В связи с этим в последнее времяпроисходит увеличение доли овса для примененияв продуктах здорового питания. Расширениезнаний о составе зерна овса и его ценности дляразличных конечных потребителей открывает новыевозможности для этой культуры [1–7].Было установлено, что в зерне овса содержаниекадмия не превышает ПДК даже при использованиибольших доз минеральных удобрений при еговыращивании [8]. Состав зерна овса зависит отмногих факторов. Так, обработка паром и шелушениеовсяной крупы приводит к умеренным потерямтокотриенолов, кофейной кислоты и авенантрамидаBp (N- (4’-гидрокси) – (E) -циннамоил-5-гидро-ксиантраниловой кислоты), а массовая доляферуловой кислоты и ванилина увеличивается [9].При переработке зерна овса уменьшаетсямолярная масса β-глюкана [10]. Зерно овса различныхфракций различается по биохимическому составу итехнологическим показателям [11].Следует отметить, что различные инакти-вирующие обработки (обработка горячим воздухом,пропаривание при нормальном и повышенномдавлениях, инфракрасное обжаривание и микро-волновое нагревание) оказывают влияние насохранность и вкусовые показатели овса [12].В связи с этим эффективность использованиязерна овса для производства различных продуктовпитания и улучшение их качества имеет боль-шое значение. Возникает необходимость всовершенствовании технологии переработки овса, таккак на овсозаводах в настоящее время недостаточновысок коэффициент использования зерна.Важнейшим из средств повышения коэффициентаиспользования зерна при одновременном улучшениикачества готовой продукции может быть применениеновых методов воздействия на зерно при шелушении.К сожалению, работ, направленных на улучшенияшелушения зерна, недостаточно. Следовательно,исследования, направленные на совершенствованиешелушильно-шлифовальных машин, являютсяактуальными и практически значимыми, так какосновные потери в технологическом процессепроисходят на этапе шелушения.Опыт эксплуатации овсозаводов по переработкезерна овса в крупу позволяет утверждать, что внастоящее время альтернативы механическомуотделению цветочной пленки от ядра нет. Однаков результате механических воздействий на зернооно деформируется. Это приводит к повреждениюи разрушению ядра, а также образованию кормовоймучки и дробленого ядра. Результат – снижениевыхода готового продукта. Для повышения прибылии рентабельности необходимо снизить себестоимостьпереработки овса. Это можно добиться улучшениемкачества и повышением массовой доли готовогопродукта [13].Овес – пленчатая культура, его ядро имеетудлиненно-цилиндрическую форму и являетсяхрупким [14]. Шелушение сопровождается деформа-цией ядра и снижением выхода целых ядер. В связис этим эффективность использования зерна овса припроизводстве крупы зависит в большей степени отэффективности шелушильных машин [15].Шелушение овса усложняется еще и тем, чтооднородность и выравненность зерновой массы поразмерам составляет не более 70–80 %.Известно, что для уменьшения количествадробленого ядра можно использовать два метода:уменьшение скорости удара зерновки о неподвижнуюin 2017. A set of comparative tests was performed to define the efficiency of two dehulling machines. One had a standard metal deck,while the other had a deck made of material of A-80-95 ShA and an elastic modulus of 2.8 MPa during the second dehulling.Results and discussion. The polyurethane deck remained efficient for the first fraction during the second dehulling after 400 tons, forthe second fraction – after 1,500 tons. The dehulling coefficient for the polyurethane deck exceeded the results for the metal deck by12.0% during the second dehulling of the first fraction and by 5.9% during the second peeling of the second fraction. The integrity ofthe core increased by 34.0% for the first fraction and by 30.0% for the second fraction, which increased the mass fraction of the finishedproduct by 2.9%.Conclusion. Ppolyurethane decks proved efficient for the second dehulling of the first and second fractions. Their use improved theprocessing of oat grains into Hercules oat flakes by 3.1%.Keywords. Grain, deck, polymers, fraction, processing, cereal, kernelFunding. The research was performed on the premises of Biysk Technological Institute (branch) of the Polzunov Altai State TechnicalUniversity, project manager – M.A.Lenskiy.For citation: Marin VA, Vereshchagin AL, Ivanov AA. Polyurethane Decks in Centrifugal Oat Dehulling. Food Processing:Techniques and Technology. 2019;49(3):604–611. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.21603/2074-9414-2019-3-604-611.606Marin V.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2019, vol. 49, no. 4, pp. 604–611упругую деку и использование вязкоупругогоматериала деки, который изменяет характердеформации зерна при соударении. Вязкоупругаядека, в отличие от жесткой, допускает небольшуюдеформацию, что приводит к отделению цветочныхпленок при сохранении целостности ядра.Целью настоящей работы является оценкацелесообразности применения полиуретана пришелушении овса.Объекты и методы исследованияОбъектом исследования являются партии зернаовса «Корифей», собранные в предгорной частиАлтайского края в 2017 г. от одного производителя.Шелушение партий осуществляли на центробежныхшелушителях. Перед шелушением зерно разделялина две фракции по крупности. При второмшелушении были проведены сравнительныеиспытания эффективности работы шелушителейс металлическими (стандартными) деками и сдеками из полиуретана как первой, так и второйфракций [16, 17]. Опытная дека с диаметром равнымзаводской деке и толщиной 12 мм была подобранаэкспериментально из условий эксплуатации не менее14 дней без замены и жестко крепилась к держателю.Держатель был изготовлен из тонкой листовойстали в виде цилиндра по высоте равной заводскойдеке. Все партии зерна, которые были направленыдля исследования, соответствовали требованиямГОСТ 28673-90 «Овес. Требования при заготовках ипоставках».Испытания проводились в производственныхусловиях по технологии, в которой зерно передшелушением разделяли на две фракции. Образцыдля исследования были отобраны на овсозаводепроизводительностью 2 т/ч. Отбор и формированиепартий зерна для исследования проводили согласноГОСТ 26312-84. «Правила приемки» и методыобора проб».Для того чтобы избежать погрешностейвсе исследования проводились с зерном отодного производителя с показателями качества,представленными в таблице 1.Анализ данных таблицы 1 позволяет утверждать,что качество партий зерна соответствует показателямнормативной документации и базисным кондициями может быть использовано для исследованийи выработки готового продукта. Такое зерно,проходя все подготовительные этапы, направлялина шелушение. В процессе шелушения определялимассовую долю целого, дробленого ядра и кормовоймучки. Научные исследования выполнены на базеБийского технологического института (филиал)ФГБОУ ВО «Алтайский государственный техни-ческий университет им. И. И. Ползунова». Научнаяновизна данного исследования заключается вТаблица 1. Показатели качества зерна овса использованные при исследовании целостности зернаTable 1. Oat quality indicators used in the grain integrity testПоказателикачества зернаКачество зерна по требованиям нормативнойдокументации ГОСТ 28673-90Фактическоекачество зернаСостояние в здоровом, негреющем состоянииЦвет свойственный нормальному зернуЗапах свойственный здоровому зерну овса, без плесневого,солодового, затхлого и других посторонних запаховТип 1Влажность, % не более 13,5 13,2Натура, г/л не менее 520 520Массовая доля ядра, % 63,0 68,5Массовая доля лузги, % не нормируется 26,7Сорная примесь, % не более 3,0 1,0Зерновая примесь, % не более 7,0 1,9Зараженность вредителями не допускаетсяРисунок 1. Применяемая схема переработки зерна овсаFigure 1. Scheme applied for oat processingЗерно по ГОСТЯдро оперативныйбункерИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЕКИ ИЗУПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГОМАТЕРИАЛАДЛЯШЕЛУШЕНИЯГРЕЧИХИ НАВАЛЬЦЕДЕКОГТОДеление на фракцииШелушение1фр.Шелушение 2фр.Второешелушение 1фр.Второешелушение 2фр.РазделениепродуктовшелушенияРазделениепродуктовшелушения607Марьин В. А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2019. Т. 49. № 4 С. 604–611возможности модернизации существующего оте-чественного оборудования.Результаты и их обсуждениеПринципиальная схема переработки зерна овсапри делении его на две фракции перед шелушениемпредставлена на рисунке 1.Результаты проведенных производственныхиспытаний показали, что при номинальнойпроизводительности шелушителей марки ЦШ-22,5 т/ч ядро овса в процессе шелушения начинаетдробиться. В зависимости от сорта и его натурысодержание поврежденных зерен (с поврежденнойцелостностью ядра) может достигать до 30,0 %.Повышение целостности ядра можно достигнутьуменьшением скорости вращения ротора. Однакотакой подход при переработке зерна экономическинецелесообразен, так как приводит к уменьшениюпроизводительности овсозавода до 40,0 %.Были испытаны различные материалы.Вязкоупругая дека, в отличие от упругой, допускаетнеупругую деформацию. Это приводит к отделениюцветочных пленок при сохранении целостностиядра. Было установлено, что одним из наиболееэффективных материалом в ходе испытаний являетсяполиуретан, обладающий высокой прочностью,абразивной стойкостью и низкой истираемостью.Для исследования использовали полиуретан маркиЭЛУР-95 (твердость по Шору А-80-95; относительноеудлинение при разрыве не менее 350 %; стойкостьк износу не более 0,07 см³; прочность при разрывене менее 35 МПа) [18]. При этом модуль упругостиполиуретана составляет 2,8 МПа, а для стали –210 МПа [19]. За счет этого полиуретановая декаобеспечивает вязкоупругое столкновение и болеедлительный контакт зерновки с декой шелушителя,обеспечивая процесс отделения оболочки и болеевысокую сохранность ядра.Производственные испытания показали, что припервом шелушении полиуретановая дека, показываявысокую степень целостности зерна, значительноизнашивается. Так, на первой фракции она заменяласьпосле шелушения 50 тонн, на второй фракции – после250 тонн. Было принято решение использоватьполиуретановую деку только при втором шелушениикак первой, так и второй фракций. Были проведенысравнительные испытания эффективности работышелушителей.В таблице 2 представлены результаты первогои второго шелушения зерна овса первой ивторой фракций. В центробежных шелушителяхбыли использованы металлические деки на всехшелушителях и полиуретановые деки на второмшелушении первой и второй фракций.Как видно из представленных выше данных,коэффициент шелушения овса на центробежномшелушителе с полиуретановой декой на второмшелушении первой фракции превышает показателис металлическими деками на 12,0 %, на второмшелушении второй фракции – на 5,9 %.Таблица 2. Эффективность второго шелушения зерна овса первой и второй фракцийTable 2. Efficiency of the second dehulling of the first and the second fractionsПоказатели 1 фракция 2 фракциядека декаМеталлическаядекаПолиуретановаядекаМеталлическаядекаПолиуретановаядекаКоэффициент шелушения 70,6 82,6 80,3 88,2Целое ядро 37,2 71,2 32,4 62,4Колотое ядро остаток на сите Ø 2,0 мм 27,7 8,7 36,1 13,4Дробленое ядро проход сита Ø 2,0 мм 3,4 1,0 13,4 4,8Таблица 3. Результаты технологических испытанийTable 3. Results of the technological testsНаименованиепродуктаВыход готового продукта, %С металлическимидекамиС полиуретановыми декамина втором шелушенииПо «Правилам организации и ведениятехнологического процесса на крупяныхпредприятиях» [20, 21]Хлопья овсяные«Геркулес»61,6 64,5 45,0Дробленое ядро* 4,4 2,6 15,0Мучка кормовая** 3,0 0,8* Проход круглого сита Ø 2,0 мм;** Проход металлотканого сита № 63 с размером отверстия 0,63 мм.* Passage of round screen Ø 2,0 mm;** Pass metallating sieve № 63 with the hole size 0.63 mm.608Marin V.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2019, vol. 49, no. 4, pp. 604–611Необходимо также отметить, что увеличениекоэффициента шелушения ядра сопровождаетсяувеличением целостности ядра для первой фракции на34,0 %, для второй фракции на 30,0 %. Это приводит кувеличению массовой доли выхода готового продукта.Кроме того, применение полиуретановой декипозволяет значительно упростить работу падди-машин и триеров по отбору необрушенных зерениз продуктов шелушения, сокращает количествоциклов данных машин, а также позволяет получатьовсяную крупу по товарному виду и содержаниюнеобрушенного зерна в готовой продукции с болеевысокими показателями, чем требования нормативнойдокументации.Проведенные исследования и эксплуатацияуказанных дек показали, что работоспособностьдеки для первой фракции при втором шелушениисохраняется при переработке 400 тонн, второйфракции – 1500 тонн зерна.Для объективной оценки применения полиуре-тановых дек на втором шелушении первой ивторой фракций исследовали выход готовогопродукта. Результаты технологических испытанийпредставлены в таблице 3. Испытания проводили припереработке зерна овса в хлопья овсяные «Геркулес».Из представленных результатов следует, чтоиспользование полиуретановых дек для шелушенияовса при повторном шелушении позволяет увеличитьдолю выхода готового продукта на 2,9 % за счетуменьшение доли дробленого ядра и кормовой мучки.Необходимо отметить, что сохранность ядра пришелушении зависит от многих факторов, в том числеот крупности, выполненности, сорта, влажностии послеуборочной обработки зерна. Результатынастоящего исследования показали хорошуюсохранность ядра при шелушении с вязкоупругимидеками. Было выявлено, что при увеличении скоростивращения ротора до максимума (скорости соударениязерновки с полиуретановой декой) дробление зернанезначительно. Однако при этом наблюдается еезначительный износ. Поэтому для сохранности декинеобходимо подбирать оптимальные режимы работышелушителей, которые зависят от вышеприведенныхфакторов. Контроль работы шелушителей можноосуществлять расчетом коэффициентов шелушенияи измерением массовой долей дробленого ядра икормовой мучки в процессе работы (табл. 3).Затраты электроэнергии, пара и воды припереработке овса в хлопья овсяные «Геркулес» неизменяются.Расчет планово-экономических показателей заводапо переработке овса в хлопья овсяные «Геркулес»проводили для овсоцеха производительностью 2 т/ч.Расчеты в рублях за тонну представлены в таблице 4.Цены на зерна, крупу, электроэнергию и другиезатраты взяты из расчета как средние на текущийпериод.Анализ представленных данных позволяетутверждать, что использование полиуретановых декпри втором шелушении зерна овса обеспечиваетТаблица 4. Планово-экономические показатели при шелушении овса на полиуретановых декахTable 4. Planning and economic indicators for dehulling on polyurethane decksОбъём сырья, тонн Суточная Суток Всего за месяц50 27 1350Наименование стандартная полиуретановаяЦена одной тонны готовой продукции б/НДС, тыс руб. 10,000 10,000Выход продукции, % 61,6 64,5Объём продукции, тонн 831,6 870,7Стоимость основной продукции тыс руб. 8316 8707,5Стоимость побочной продукции тыс руб. кзп, мучка – 2 руб/кг 100 21,6Стоимость продукции, тыс руб. 8416 8729,1Переменные затраты тыс руб. 7851 7875Стоимость сырья б/НДС, тыс руб. 5000 6750 6750Мешкотара, тыс руб. 30 131 335,9 351,2Заработная плата тыс руб. 250 337,5 337,5Отчисления от з/пл., % 30,8 104 104Электроэнергия тыс руб. 324 324Деки полиуретановые тыс руб. 7,25 8,25Деки стальные, тыс руб. 0,2Переменные затраты тыс руб. 1101 1125Переменные затраты на 1 тонну готовой продукции тыс руб. 9,44 9,04Маржинальная прибыль, тыс руб. 565, 0 854,2Рентабельность (маржинальная прибыль), % 6,7 9,8Стоимость переработки 1 тонны зерна, тыс руб. 0,815 0,833Стоимость производства 1 тонны готовой продукции тыс руб. 1,324 1,292609Марьин В. А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2019. Т. 49. № 4 С. 604–611Список литературы1. Kapoor, R. Oats / R. Kapoor, C. Batra // Broadening the genetic base of grain cereals / M. Singh, S. Kumar. – New Delhi :Springer, 2016. – P. 127–162. DOI: https://doi.org/10.1007/978-81-322-3613-9_6.2. Lim, T. K. Avena sativa / T. K. Lim // Edible medicinal and non-medicinal plants / T. K. Lim. – Dordrecht : Springer, 2013.pp. 218–242. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-007-5653-3_13.3. Игорянова, Н. А. Новые свойства овса с позиции здорового питания / Н. А. Игорянова, Е. П. Мелешкина,С. Н. Коломиец. – М. : Типография Россельхозакадемии, 2014. – С. 103–105.4. Зенкова, А. Н. Овсяная крупа и хлопья – продукты повышенной пищевой ценности / А. Н. Зенкова,И. А. Панкратьева, О. В. Политуха // Хлебопродукты. – 2012. – № 11. – С. 60–62.5. Козлова, Г. Я. Сравнительная оценка голозерных и пленчатых сортов овса по основным показателям качествазерна / Г. Я. Козлова, О. В. Акимова // Сельскохозяйственная биология. – 2009. – Т. 4, № 5. – С. 87–89.6. Румянцева В. В. Продукты переработки зерна как перспективное сырье в пищевой промышленности /В. В. Румянцева // Хлебопродукты. – 2011. – № 5. – С. 48–49.7. Старовойтова, Я. Ю. О повышении пищевой ценности национальных булочных изделий / С. Ю. Старовойтова,М. Н. Школьникова // Индустрия питания. – 2018. – Т. 3, № 3. – С. 70–77.8. Cadmium contents of oats (Avena sativa L.) in official variety, organic cultivation, and nitrogen fertilization trials during1997−1999 / M. Eurola, V. Hietaniemi, M. Kontturi [et al.] // Journal of Agricultural and Food Chemistry. – 2003. – Vol. 51, № 9. –P. 2608–2614. DOI: https://doi.org/10.1021/jf020893+.9. Bryngelsson, S. Effects of commercial processing on levels of antioxidants in oats (Avena sativa L.) / S. Bryngelsson,L. H. Dimberg, A. Kamal-Eldin // Journal of Agricultural and Food Chemistry. – 2002. – Vol. 50, № 7. – P. 1890–1896. DOI: https://doi.org/10.1021/jf011222z.10. Processing affects the physicochemical properties of β-glucan in oat bran cereal / S. M. Tosh, Y. Brummer,S. S. Miller [et al.] // Journal of Agricultural and Food Chemistry. – 2010. – Vol. 58, № 13. – P. 7723–7730. DOI: https://doi.org/10.1021/jf904553u.11. Change in quality parameters of hulled oats grain at fractionation / E. N. Pasynkova, A. A. Zavalin, A. V. Pasynkov[et al.] // Russian Agricultural Sciences. – 2018. – Vol. 44, № 5. – P. 409–413. DOI: https://doi.org/10.3103/S1068367418050142.12. Ruge, C. The effects of different inactivation treatments on the storage properties and sensory quality of naked oat /C. Ruge, R. Changzhong, L. Zaigui // Food and Bioprocess Technology. – 2012. – Vol. 5, № 5. – P. 1853–1859. DOI: https://doi.org/10.1007/s11947-011-0551-5.13. Saravacos, G. D. Mechanical separation equipment / G. D. Saravacos, A. E. Kostaropoulos // Handbook of food processingequipment. Food engineering series / G. D. Saravacos, A. E. Kostaropoulos. – Switzerland : Springer International Publishing, 2016.– P. 233–292. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-25020-5.14. Ушаков, Т. И. Овес и продукты его переработки / Т. И. Ушаков, Л. В. Чиркова // Хлебопродукты. – 2015. –№ 11. – С. 49–51.15. Сортовой потенциал формирования крупяного зерна овса в разных зонах выращивания / И. В. Пахотина,Е. Ю. Игнатьева, О. Ф. Бойцова [и др.] // Зернобобовые и крупяные культуры. – 2018. – Т. 28, № 4. – С. 89–94.16. Марьин В. А. Повышение целостности ядра овса при шелушении / В. А. Марьин, А. Л. Верещагин //Хлебопродукты. – 2018. – № 7. – С. 54–56.более высокий маржинальный доход. Использованиеполиуретановых дек позволяет увеличить маржи-нальную прибыль на 289,2 тыс руб. в месяц.Увеличение прибыли и рентабельности на 3,1 %связано с уменьшением переменных затрат.Полученные данные свидетельствуют о целе-сообразности модернизации центробежных шелу-шителей, в том числе использования полиуретановыхдек, для шелушения зерна овса. В процессеиспытаний была разработана технология изго-товления держателя и способ крепления к немуполиуретановой деки.ВыводыУстановлено, что использование полиуретановыхдек при втором шелушении позволяет увеличитьрентабельность производства по переработки зернаовса в хлопья овсяные «Геркулес» на 3,1 %, и повыситьвыход готовой продукции не менее чем на 2,9 %.Конфликт интересовАвторы заявляют об отсутствии конфликтаинтересов.БлагодарностиБлагодарю всех уважаемых коллег, которыепомогали при работе над статьей.Conflict of interestThe authors declare that there is no conflict of interestregarding the publication of this article.AcknowledgementsI would like to express my deepest gratitude to mycolleagues who helped me in my work.