الطحن الجاف وتجزئة الحبوب

تُستخدم عملية الطحن الجاف للحبوب بشكل أساسي في تصنيع المواد الخام اللازمة لإنتاج منتجات استهلاكية وصناعية. وترتبط هذه العملية ارتباطًا وثيقًا بتطوير منتجات ثانوية حيوية جديدة. تفصل عملية الطحن الحبوب إلى أربعة مكونات فيزيائية متميزة: الجنين ، والدقيق ، والحبيبات الناعمة ، والحبيبات الخشنة. ثم تُحوّل المواد المفصولة إلى منتجات غذائية تُستخدم للاستهلاك البشري والحيواني.

تشير التقديرات إلى أن 165 مليون بوشل من الذرة تُطحن جافًا سنويًا. ويركز الطحن الجاف حاليًا بشكل أساسي على المنتجات المصنوعة من الذرة للاستهلاك البشري والحيواني، أو المستخدمة في إنتاج وقود الإيثانول . والهدف الرئيسي من عملية الطحن الجاف هو فصل السويداء ، التي تتكون أساسًا من النشا ، عن الجنين وألياف الغلاف الخارجي قدر الإمكان.

تتضمن عملية الطحن الجاف عدداً من الميزات الفريدة:

• الفصل الفيزيائي (الحجم/الكثافة) بناءً على الكتلة
• ممنوع استخدام المواد الكيميائية
• زيادة مساحة سطح المواد الصلبة للمعالجة
• إعادة تدوير اللب
• استخدام الحد الأدنى من الماء، إن وجد (تلطيف قصير)

  ملاحظة: لا يُستخدم الماء كعامل فصل

• تكلفة رأسمالية منخفضة
• فصل أقل مقارنة بالطحن الرطب
• انخفاض تركيز النشا والبروتين والألياف والزيت مقارنة بالطحن الرطب

تشمل أكثر مطاحن الطحن استخدامًا مطاحن الدبابيس والمطاحن المطرقة والمطاحن القرصية ، ولكن تُستخدم العديد من الآلات لعمليات أكثر تخصصًا. وللحفاظ على استخلاص عالٍ للنشا، تخضع الحبوب لعملية إزالة الجنين . تزيل هذه العملية الجنين والألياف (الغلاف الخارجي) أولًا، ثم يُستخلص السويداء بأحجام مختلفة: حبيبات، ومخاريط، ودقيق، وسائل. ومن المهم ملاحظة أن مصفوفة بروتين الغلوتين لا تُفصل عن النشا.

الجدول أدناه عبارة عن تجميع لحجم الجسيمات وإنتاجية منتجات الذرة المطحونة.

تُستخدم منتجات الذرة المطحونة الجافة حاليًا في الغالب في صناعات أغذية الحيوانات ، وصناعة الجعة ، وحبوب الإفطار .

جريش/مخاريط

• حبوب الإفطار
• الوجبات الخفيفة
• أطعمة الحيوانات الأليفة
• خبز الذرة
• الخبز

دقيق

• أغذية الأطفال
• خلطات الخبز
• مضارب
• الحلويات
• الأطعمة المجمدة
• موسع اللحم
• عوامل التكثيف

جرثومة

• زيت نباتي مستخلص من الحبوب
• حاملات الفيتامينات
• مايونيز
• رقائق البطاطس
• الشوربات
• الصلصات
• علف الماشية

خلال عملية إنتاج الكحول ، تتمثل الميزة الرئيسية للطحن الجاف في مرونة اختيار نوع وجودة الحبوب التي يمكن استخدامها كركائز لعملية التخمير . ويمكن استخدام الطحن الجاف مع أنواع مختلفة من الحبوب دون تغيير يُذكر في خصائص تشغيل الآلة.

تُستخدم حاليًا ثلاثة نماذج تجريبية رئيسية لحساب كمية العمل المطلوب في عملية الطحن، وذلك تبعًا لحجم الحبيبات وكميتها. يُمكن استخدام نموذج كيك للحبيبات التي يزيد قطرها عن 50  مم، ونموذج بوند للحبيبات التي يتراوح قطرها بين 0.05  مم و50  مم، ونموذج فون ريتينجر للحبيبات التي يقل قطرها عن 0.05  مم. تُعرض الحسابات هنا:

نموذج كيك

${\displaystyle W_{k}=c_{k}(\ln d_{A}-\ln d_{E})}$

نموذج بوند

${\displaystyle W_{B}=c_{b}\left({\frac {1}{\sqrt {d_{E}}}}-{\frac {1}{\sqrt {d_{A}}}}\right)}$

نموذج فون ريتينجر

${\displaystyle W_{R}=c_{R}\left({\frac {1}{d_{E}}}-{\frac {1}{d_{A}}}\right)}$

في جميع النماذج الثلاثة:

W هو الشغل بوحدة كيلوجول/كيلوجرام؛

c هو معامل الطحن

يمثل d _A حجم حبيبات المصدر؛

يمثل d _E حجم المادة الأرضية.

بينما يمكن الاطلاع على معامل بوند في العديد من المراجع، يمكن الاطلاع أدناه على حساب معاملي كيك وفون ريتينجر:

${\displaystyle c_{k}=1.151{\frac {c_{B}}{\sqrt {d_{BU}}}}}$

${\displaystyle c_{R}=0.5{\frac {c_{B}}{\sqrt {d_{BL}}}}}$

حيث d _BU = 50 مم و d _BL = 0.05 مم .

لتحليل نتائج الطحن، يجب حساب توزيع المواد الخام والمطحونة. ولتحديد هذه الخاصية كميًا، تُحسب درجة الطحن، وهي نسبة أحجام الحبيبات إلى توزيعها. يوضح الشكل التالي درجة الطحن بالنسبة لحجم الحبيبات d80:

${\displaystyle Z_{d}={\frac {d_{80,1}}{d_{80,2}}}}$

حيث تشير قيمة d ₈₀ إلى أن 80% من الكتلة أصغر حجماً من حجم الحبة.

توجد ثلاث طرق تستخدم لطحن الذرة الجاف:

• عملية الطهي القلوية
• مطحون بالحجر (عملية غير مزيلة للجراثيم)
• عملية التطهير بالتبريد

عملية إزالة الجراثيم بالتلطيف هي العملية الأكثر شيوعًا المستخدمة في الطحن الجاف للحبوب في هذه الصناعة.

تتألف عملية طحن الذرة الجافة من عدة خطوات. تشرح الفقرات التالية جميع خطوات الطحن الجاف، بالإضافة إلى المعدات المستخدمة خلال هذه الخطوات، بالتفصيل.

• ستوك، ر. أ، ج. م. لويس، ت. ج. كلوبنستين، و س. ت. ميلتون. 2000. "مراجعة للمعلومات الجديدة حول استخدام المنتجات الثانوية للأعلاف المطحونة الرطبة والجافة في علائق التسمين." مجلة علوم الحيوان 77: 1-12.
• توماس، أ. و لو فيليبوف. 1999. "الكسور، والكسور الهندسية، وطاقة الكسر لجزيئات المعادن." المجلة الدولية لمعالجة المعادن 57(4):285-301.
• باس، إي جيه (1988). واي. بوميرانز، محرر. كيمياء وتكنولوجيا القمح المجلد الثاني الفصل 1: طحن دقيق القمح.
• بولسن، إم آر، وهيل، إل دي (1985). عوامل جودة الذرة المؤثرة على أداء الطحن الجاف. مجلة بحوث الهندسة الزراعية، 31(3)، 255-263. http://doi.org/10.1016/0021-8634 (85)90092-7
• كيم، س.، وديل، ب. إي. (2008). تقييم دورة حياة وقود الإيثانول المستخلص من حبوب الذرة عبر الطحن الجاف. تكنولوجيا الموارد الحيوية، 99(12)، 5250-5260. http://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.09.034
• طحن الذرة ومعالجتها وإنتاج المنتجات الثانوية. (2011). كيلي س. ديفيس، 7. تم استرجاعه من http://www.distillersgrains.org/files/grains/k.davis--dry&wetmillprocessing.pdf