An analysis of the spelt dehulling process in a cylinder separator

• Autorzy: Kolankowska Ewelina , Choszcz Dariusz J. , Furyk-Grabowska Karolina

Identyfikatory

DOI

10.2478/agriceng-2023-0025

Warianty tytułu

PL

Analiza procesu obłuskiwania orkiszu w seperatorze cylindrycznym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Spelt is one of unprofitable wheat types and requires an additional hulling process, in which the husks are removed from the grain. A device for dehulling spelt kernels was proposed. The described solution consists of a stainless-steel wire mesh cylinder with 4×20 mm and 4×30 mm longitudinal openings and a rotor with adjustable blade angles. Kernels were dehulled at the following angular speeds of the shaft: 16.76, 23.04, 29.32, 35.60, and 41.89 rad‧s-1 , and the following rotor blade angles: 50°, 60°, 70°, 80°, and 90°. The efficiency of glume and glumelle removal, the proportion of damaged kernels, and kernel and husk separation efficiency were evaluated during the experiment. The highest of kernel separation efficiency ηz was 81.86% using a wire mesh cylinder with 4×30 mm longitudinal openings and 81.60% for a wire mesh cylinder with 4×20 mm longitudinal openings.

PL

Orkisz jako pszenica miewymłacalna wymaga dodatkowego procesu obłuskiwania, w którym zostają usunięte z ziarna plewy i plewki. W pracy przedstawiono rozwiązanie konstrukcyjne obłuskiwacza ziarna orkiszu. W pracy przedstawiono rozwiązanie konstrukcyjne obłuskiwacza ziarna orkiszu. Istotą rozwiązania jest zastosowanie w badaniach powierzchni trącej w postaci sita cylindrycznego stalowego o otworach podłużnych 4×20 mm i 4×30 mm wyposażonego w wirnik z możliwością regulacji kąta pochylenia jego łopat. W urządzeniu stosowano pięć prędkości kątowych wału wirnika: 16,76; 23,04; 29,32; 35,60 oraz 41,89 rad‧s-1 oraz pięć kątów położenia łopat wirnika: 50°, 60°, 70°, 80°, oraz 90°. Przeprowadzony eksperyment pozwolił ocenić efektywność usuwania plew i plewek z ziarna orkiszu pod kątem: uszkodzeń i skuteczności wydzielenia ziarniaków oraz skuteczności wydzielenia plew. Stosując jako powierzchnię trącą cylinder sitowy o otworach podłużnych 4×30 mm największa skuteczność wydzielenia ziarniaków ηz wynosiła 81.86%. W przypadku cylindra sitowego o otworach podłużnych 4×20 mm największa skuteczność wydzielenia ziarniaków ηz 81.60%.

Słowa kluczowe

EN

Triticum spelta L.; kernels; husk; threshing; dehuller; efficiency

PL

Triticum spelta L.; ziarno; plewy; omłot; obłuskiwanie; wydajność

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 27, No. 1
• Strony: 349--365
• Opis fizyczny: Bibliogr. 53 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kolankowska Ewelina

• Department of Heavy-Duty Machines and Research Methodology, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, 10-719 Olsztyn, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-1333-1581

autor

Choszcz Dariusz J.

• Department of Heavy-Duty Machines and Research Methodology, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, 10-719 Olsztyn, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3119-9038

autor

Furyk-Grabowska Karolina

• Department of Production Engineering, Logistics and Applied Computer Science, Faculty of Production and Power Engineering, University of Agriculture in Kraków, Balicka 116B, 30-149 Kraków, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-7509-1814

Bibliografia

• Abdel-Aal, E. S., & Hucl, P. (2002). Amino acid composition and in vitro protein digestibility of selected ancient wheats and their end products. Journal of Food Composition and Analysis, 15(6), 737-747.
• Anders, A., Kolankowska, E., Choszcz, D. J., Konopka, S., & Kaliniewicz, Z. (2020). The effect of selected parameters on spelt dehulling in a wire mesh cylinder. Sustainability, 12(1), 43.
• Anders, A. (2023). Modeling the Shape of Wheat Kernels with the Use of Solids of Revolution. Agricultural Engineering, 27(1), 187-202. https://doi.org/10.2478/agriceng-2023-0014.
• Babalski M., Przybylak Z., Przybylak K. (2013). Uzdrawiające ziarna zbóż, Eko Media. Bydgoszcz, ISBN 9788363537128.
• Bernas, J., Konvalina, P., Burghila, D. V., Teodorescu, R. I., & Bucur, D. (2020). The energy and environmental potential of waste from the processing of hulled wheat species. Agriculture, 10(12), 592.
• Bojňanská, T., & Frančáková, H. (2011). The use of spelt wheat (Triticum spelta L.) for baking applications. Plant, Soil and Environment, 48(4), 141-147.
• Bonafaccia, G., Galli, V., Francisci, R., Mair, V., Skrabanja, V., & Kreft, I. (2000). Characteristics of spelt wheat products and nutritional value of spelt wheat-based bread. Food Chemistry, 68(4), 437-441.
• Boukid, F., Folloni, S., Sforza, S., Vittadini, E., & Prandi, B. (2018). Current trends in ancient grains‐based foodstuffs: insights into nutritional aspects and technological applications. Com-prehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 17(1), 123-136.
• Brlek, T., Bodroža-Solarov, M., Vukmirovic, D., Colovic, R., Vuckovic, J., & Levic, J. (2012). Utilization of spelt wheat hull as a renewable energy source by pelleting. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 18(5), 752-758.
• Bucur, R.D.; Barbuta, M.; Konvalina, P.; Serbanoiu, A.A.; Bernas, J. (2017). Studies for understanding effects of additions on the strength of cement concrete. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering; IOP Publishing: Bristol, UK, 2017; Volume 246, p. 012036.
• Budzyński W. (ed.) 2012. Pszenice - zwyczajna, orkisz, twarda: uprawa i zastosowanie, Powszechne Wydawnictwo Rolnicze i Leśne Poznań ISBN 9788309011354.
• Ceglińska, A., & Gromulska, W. (2008). Różnorodność produktów z orkiszu. Przegląd Zbożowo-Młynarski, 52(05), 30-31.
• Choszcz, D., Konopka, S., & Zalewska, K. (2010). Charakterystyka właściwości fizycznych wybranych odmian orkiszu. Inżynieria Rolnicza, 14, 23-28.
• Dziki, D. (2023). The Latest Innovations in Wheat Flour Milling: A Review. Agricultural Engineering, 27(1), 147-162. https://doi.org/10.2478/agriceng-2023-0011.
• Escarnot, E., Jacquemin, J. M., Agneessens, R., & Paquot, M. (2012). Comparative study of the content and profiles of macronutrients in spelt and wheat, a review. BASE.
• Grochowicz, J. (1994). Maszyny do Czyszczenia i Sortowania Nasion (Seed Cleaning and Sorting Machines); Wydawnictwo Akademii Rolniczej: Lublin, Poland. ISBN 839016129X. (In Polish).
• Heger GmbH & Co. 2013. Technical Data Sheet DS II 800 S.
• Jovičić, N., Matin, A., & Kalambura, S. (2015). The energy potential of spelt biomass. Krmiva: Časopis o hranidbi životinja, proizvodnji i tehnologiji krme, 57(1), 23-28.
• Kalmendal, R., & Bessei, W. (2012). The preference for high-fiber feed in laying hens divergen-tly selected on feather pecking. Poultry science, 91(8), 1785-1789.
• Kawa, M., & Cyran, K. (2015). Wiedza konsumentów jako determinanta decyzji zakupowych na rynku żywności ekologicznej. Zeszyty Naukowe Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego. Ekonomika i Organizacja Gospodarki Żywnościowej, Nr 112, 63-74.
• Kępińska-Pacelik, J., & Biel, W. (2021). Charakterystyka starych gatunków pszenicy i ich zastosowanie w przemyśle spożywczym. Przemysł Spożywczy, 75.
• Kohajdová, Z., & Karovicova, J. (2008). Nutritional value and baking application of spelt wheat. Acta Scientiarum Polonorum Technologia Alimentaria, 7(3), 5-14.
• Kolankowska, E. (2019). Doskonalenie Procesu Usuwania Plew z Ziarna Orkiszu (Optimization of the Dehulling Process for Spelt Kernels). Ph.D. Thesis, Uniwersytet Warmińsko-Mazurki w Olsztynie, Wydział Nauk Technicznych, Olsztyn, Poland. (In Polish).
• Kolankowska, E.; Choszcz, D. (2017). Urządzenie do Usuwania Plew z Ziarna Orkiszu (Device for Removing Chaff from Spelt Grain). Utility Model Application No W123522, 31 May 2017. (In Polish).
• Kolankowska, E.; Choszcz, D. (2018). Separator powietrzny (Air Separator). Utility Model Application No W124984, 31 December 2018. (In Polish).
• Kolankowska, E.; Choszcz, D. (2019). Urządzenie do Usuwania Plew z Ziarna Orkiszu (Device for Removing Chaff from Spelt Grain). Patent PL408757, 29 November 2019. (In Polish).
• Konvalina, P. Selected Crops Growing in Organic Farming, 1st ed.; South Bohemia University, Faculty of Agriculture: České Budějovice, Czech Republic, 2014; p. 284. ISBN 978-80-87510-32-2.
• Kordan, B., Laszczak-Dawid, A., Nietupski, M., & Zuk-Golaszewska, K. (2007). Wpływ formy przechowywania pszenicy orkisz (Triticum spelta L.) na rozwój wołka zbożowego (Sitophilus granarius L.). Progress in Plant Protection, 47(1), 263-266.
• Kulathunga, J., Reuhs, B. L., & Simsek, S. (2020). A review: Novel trends in hulled wheat pro-cessing for value addition. Trends in Food Science & Technology, 106, 232-241.
• Liubych, V., Novikov, V., Polianetska, I., Usyk, S., Petrenko, V., Khomenko, S., & Moskalets, T. (2019). Improvement of the process of hydrothermal treatment and peeling of spelt wheat grain during cereal production. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(11), 40-51.
• Longin, C. F. H., Ziegler, J., Schweiggert, R., Koehler, P., Carle, R., & Würschum, T. (2016). Comparative study of hulled (einkorn, emmer, and spelt) and naked wheats (durum and bread wheat): Agronomic performance and quality traits. Crop Science, 56(1), 302-311.
• Luo, M. C., Yang, Z. L., & Dvořák, J. (2000). The Q locus of Iranian and European spelt wheat. Theoretical and applied genetics, 100, 602-606.
• Majewska, K., Dabkowska, E., Zuk-Golaszewska, K., & Tyburski, J. (2007). Baking quality of flour obtained from grain of chosen spelt varieties (Triticum spelta L.). Żywność Nauka Technologia Jakość, 2(51), 60-71.
• Medović, A. (2003). Čurug spelt wheat from the 4th century: In a tight grip of field bindweed and black-bindweed. Work of the Museum of Vojvodina, 51, 147-157.
• Mielke, H., & Rodemann, B. (2007). Der Dinkel, eine besondere Weizenart-: Anbau, Pflan-zenschutz, Ernte und Verarbeitung. Nachrichtenblatt des deutschen Pflanzenschutzdienstes, 59(2), 40-45.
• Moudry, J. (2011). Alternativní Plodiny, 1st ed.; Profi Press sro: Praha, Česká Republika. ISBN 978- 80-86726-40-3.
• Mykhailov, Y., Zadosna, N., Ihnatiev, Y., Kutsenko, A., Hutsol, T., Grotkiewicz, K., Firman, Y. & Horetska, I. (2022). Practical Potential of Grain Impurities in the Processing of Sunflower Oil Raw Materials in the Oil and Fat Industry. Agricultural Engineering,26(1) 13-23. https://doi.org/10.2478/agriceng-2022-0002.
• Olech, E. & Kuboń, M. (2016). Clients' Preferences and Development of Organic Food Distribution Channels. Agricultural Engineering, 20(1) 119-125. https://doi.org/10.1515/agriceng-2016-0012.
• Piergiovanni, A. R., Simeone, R., & Pasqualone, A. (2009). Oriental wheat, an underutilised tetra-ploid wheat species. A case study: Nutritional and technological traits of Kamut. Food, 3(1), 33-38.
• Rabiej M. (2012). Statystyka z Programem STATISTICA; Helion: Gliwice, Poland, ISBN 9788324641109.
• Rachoń, L., Szumilo, G., Brodowska, M., & Wozniak, A. (2015). Nutritional value and mineral composition of grain of selected wheat species depending on the intensity of a production technology. Journal of Elementology, 20(3), 705-715.
• Rachoń, L., Bobryk-Mamczarz, A., & Szumiło, G. (2016). Mycotoxin contamination of grain of selected winter wheat genotypes. Polish Journal of Agronomy, 25, 13-18.
• Rachoń, L., Szumiło, G., & Bobryk-Mamczarz, A. (2017). Ocena porażenia przez choroby grzybowe wybranych gatunków pszenicy jarej w zależności od intensyfikacji technologii uprawy. Fragmenta Agronomica, 34(2), 75-83.
• Rachoń, L., Szumiło, G., & Bobryk-Mamczarz, A. (2018). Porównanie produkcyjności oplewionych i nagoziarnistych gatunków pszenicy jarej w zależności od intensywności technologii uprawy. Polish Journal of Agronomy, 35, 65-71.
• Sawicka, B., & Krochmal-Marczak, B. (2012). Pszenica orkiszowa (Triticum aestivum ssp. spelta) jako alternatywa dla gospodarstw ekologicznych. W: Współczesne dylematy polskiego rolnictwa, część II. PWS JPII, Biała Podlaska, 344-357.
• Stanisz, A. (2007). Przystępny kurs Statystyki w Oparciu o Program STATISTICA PL na Przykładach z Medycyny. Tom 1. Statystyki Podstawowe (Accessible Course in Statistics Based on the STATISTICA PL Software on Examples from Medicine. Tome 1. Basic Statistics); StatSoft Polska: Kraków. ISBN 8388724185. (In Polish).
• Suchowilska, E., Wiwart, M., Kandler, W., & Krska, R. (2012). A comparison of macro-and microelement concentrations in the whole grain of four Triticum species. Plant, Soil and Envi-ronment, 58(3), 141-147.
• Sulewska, H. (2004). Charakterystyka 22 genotypow pszenicy orkisz (Triticum aestivum ssp. spelta) pod wzgledem wybranych cech. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, 231, 43-53.
• Tyburski, J.; Babalski, M. (2006). Uprawa Pszenicy Orkisz (Spelt Cultivation). Centrum Doradztwa Rolniczego w Brwinowie, Oddział w Radomiu: Radom. ISBN 8360185263.
• Taddei, F., Gazza, L., Conti, S., Muccilli, V., Foti, S., & Pogna, N. E. (2009). Starch-bound 2S proteins and kernel texture in einkorn, Triticum monococcum ssp monococcum. Theoretical and Applied Genetics, 119, 1205-1212.
• Weiß, B. D., & Glasner, C. (2018). Evaluation of the process steps of pretreatment, pellet production and combustion for an energetic utilization of wheat chaff. Frontiers in Environmental Science, 6, 36.
• Wieser, H. (2001). Comparative investigations of gluten proteins from different wheat species. III. N-terminal amino acid sequences of α-gliadins potentially toxic for coeliac patients. European Food Research and Technology, 213, 183-186.
• Wiwart, M., Bytner, M., Graban, Ł., Lajszner, W., & Suchowilska, E. (2017). Spelt (Triticum spelta) and Emmer (T. dicoccon) chaff used as a renewable source of energy. BioResources, 12(2), 3744-3750.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).