RESEARCH PAPER
Właściwości fizyczne ziarna kukurydzy cukrowej w aspekcie jego mechanicznego odcinania
 
More details
Hide details
1
Katedra Maszynoznawstwa Rolniczego AR, ul. Głęboka 28, 20-612 Lublin, Poland
 
2
Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN, ul. Doświadczalna 4, 20-290 Lublin 27
 
 
Publication date: 2022-02-21
 
 
Acta Agroph. 2004, 4(107), 1-77
 
KEYWORDS
ABSTRACT
Corn, also called maize, is one of the world's major cereal crops and, we are used as flour to make bread, to produce breakfast cereal, to make popcorn and, of course, sweet corn is grown and sold as a vegetable. Sweet corn cobs are long (20-25 cm) and cylindrical in shape. Inside the husks are parallel rows of goldenyellow seeds with soft threads running from the seeds to the top of the cob. The kernels have soft skins and are sweet and milky inside. For optimum quality, harvest of standard sugary cultivars begins when kernels reach 70-75% moisture. For preservation the sweet corn is cut-off from the cob. In this monograph some methodological aspects of the cut-off process of sweet corn kernel was presented. The study concerned on the physical properties of seeds related to the cutting process, as well as, the influence of cutter settings on the yield of corn obtained at processing. The objectives of the experimental research presented herein were: • determination of selected physical proprieties of corn cobs and especially the mechanical properties of grain for studied varieties, • study of the influence of the edge-cutter working parameters on the quality of the cutting off process, • evaluation of studied varieties of sweet corn to cut-off process according in to the applicability of the grain losses. The study of mechanical proprieties of grain were performed at quasi-static and dynamic condition. The shearing, penetration and compression tests of kernels were performed with the Instron testing machine, that allows to determined the force, energy, modulus of elasticity and relative deformation. The shearing force and energy necessary 76 to cut-off the kernels were collected up to the pick of force. The cutting-off of the kernels from the cores of cobs was performed using the special laboratory set equipped with the edge-cutter. The study over the conveyor speed and rotary rate of cutting head on the yield of corn and quality of kernels, obtained at cutting-off process allows to determined the energy-input, grade of grain, size distribution, and fractions in bulk. The mechanical proprieties of grain collected in selected tests proves the high dependency of boundary parameters and seed location in the cob on the cut-off process. The results presented herein, showed that the cutting head velocity had significant influence on the energy and shearing force, as well as, on the yield of sweet corn. The rotary rate of cutting head, as well as, the speed increase of the cob's feeder, involves the decrease of unitary energy of the cut-off process from 92 to 40%, as well as, participation of inferior quality grain from 81 to 66%. On the other hand, the increase of working parameter of edge-cuter involves the increase of bulk of corn from 23 to 58%. The positive influence of cutting deepness to the cob axis causes the increase of shearing force, being the most important factor influences the energy-input require at the kernel's cut-off process. The cutting-off process realised as close as possible to the core involves not only the increase of bulk. On the other hand, the sugar contents in the kernels of increases additionally because of cutting the parts of kernel of high sweetness. The results obtained during all experiments showed that the efficiency of cutting-off process should enhanced by some modification of edge-cutter parameters, that it can be practically used. The mathematical models create the scope of explaining of the effect of investigated variable on the run of the cutting off process of grain from cores of cobs and can underlie his optirnisation whose criteria are the consumption of energy and the quality of the raw material.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Właściwości fizyczne ziarna kukurydzy cukrowej w aspekcie jego mechanicznego odcinania
Kukurydza jest jedną z ważniejszych upraw roślin zbożowych na świecie i jej ziarno używane jest do produkcji płatków śniadaniowych, prażonej kukurydzy zwanej "popcorn" oraz w postaci mąki do wypieku chleba, a także, kukurydza cukrowa uprawiana jest i sprzedawana jako warzywo. Słodkie kolby kukurydzy o cylindrycznym kształcie mają długość od 20 do 25 cm. Wewnątrz łusek znajdują się równoległe rzędy złoto-żółtych nasion z delikatnymi nitkami biegnącymi wzdłuż nasion ku wierzchołkowi kolby. Nasiona o słodkim i mlecznym miąższu mają delikatną skórkę. Zbiór kolb kukurydzy cukrowej rozpoczyna się, gdy nasiona osiągają wilgotność 70-75%. Dla celów przetwórczych nasiona pozyskiwane są w procesie ich odcinania od kolb kukurydzy. W prezentowanej monografii zostały przedstawione niektóre metodyczne aspekty procesu odcinania ziarna kukurydzy cukrowej. Badania skoncentrowano na właściwościach fizycznych nasion, które istotne są z punktu widzenia ich odcinania, jak również nad wpływem ustawień parametrów pracy obcinarki na wydajność procesu odcinania ziarna kukurydzy. Cele badań eksperymentalnych przedstawionych w niniejszym opracowaniu obejmowały: • określenie wybranych właściwości fizycznych kolb kukurydzy cukrowej, a w szczególności mechanicznych ziarna badanych odmian, • badanie wpływu parametrów pracy obcinarki na jakość procesu cięcia, • ocena przydatności odmian i strat podczas procesu obcinania ziarna. Badania mechanicznych właściwości ziarna były wykonane w warunkach quasi-statycznych i dynamicznych. Testy cięcia, penetracji i ściskania nasion wykonano wykorzystując maszynę wytrzymałościową Instron i rejestrowano siłę, energię, moduł sprężystości oraz deformację względną. Siłę tnąca i energię niezbędną do odcięcia ziarna rejestrowano do momentu osiągnięcia maksymalnej wartości siły. Odcinanie ziarna od kolb w warunkach dynamicznych było realizowane na stanowisku badawczym wyposażonym w obcinarkę. Badania nad wpływem prędkości cięcia, podajnika kolb kukurydzy i prędkość obrotowej głowicy na wydajność ziarna kukurydzy prowadzono podczas procesu odcinania ziarna. Określony został pobór energii, stopień odcięcia ziarna, udział ziarna o różnej wielkości i jakość ziarna uzyskanego w procesie cięcia. Mechaniczne właściwości ziarna określone w wybranych testach udowodniły wysoką zależność granicznych parametrów i położenia nasion na proces cięcia. Wyniki badań wykazały, że prędkość głowicy tnącej miała istotny wpływ na wartość energii i siły, jak również na wydajność odcinania kukurydzy cukrowej. Wzrost prędkości obrotowej głowicy tnącej i podajnika kolb powodował spadek jednostkowej energii procesu średnio o 76% (w zakresie od 92 do 40% oraz udziału ziarna gorszej jakości o około 70% (od 81 do 66%). Z drugiej strony, wzrost parametrów pracy obcinarki powodował wzrost masy odciętego ziarna ku-kurydzy o około 40% (od 23 do 58%). Zaobserwowano dodatni wpływ głębo-kości cięcia (w kierunku osi kolby), który wywoływał wzrost zapotrzebowania energii cięcia. Odcinanie ziarna możliwie blisko w kierunku rdzenia powoduje nie tylko wzrost masy, ale z drugiej strony, wzrost zawartości cukru w odciętej masie z powodu odcinania części ziarna o wysokiej zawartości cukru. Wyniki otrzymane podczas eksperymentów pokazały, że sprawność odcinania procesu może być zwiększona poprzez zmiany parametrów obcinarki i uzyskane wyniki mogą być wykorzystane w praktyce. Matematyczne modele pozwalają wyjaśnić wpływ badanych czynników w procesie odcinania ziarna od rdzeni kolb i mogą być podstawą jego optymalizacji którego kryteriami pozostają zużycie energii i jakość surowca.
eISSN:2300-6730
ISSN:1234-4125
Journals System - logo
Scroll to top