Buğday öğütmede ilk kırma valslerinin yapısal özellikleri ve işletme parametrelerinin buğday boyut küçültmesine ve enerji tüketimine etkisinin belirlenmesi
Determination effect of constructive properties and operational parameters of first-break roller mills on wheat size reduction and energy consumption in wheat milling
Yazar: FATİH KALKAN
Danışman: PROF. DR. MAZHAR KARA
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu çalışmada, valsli un değirmenlerinde ilk kırma valslerinin bazı yapısal ve işletme parametrelerinin parçacık boyut dağılım kalitesine etkileri incelenmiştir. Bu amaçla, un fabrikalarında kullanılan ilk kırma valslerinin vals uzunluğu hariç aynı ölçülerde bir ilk kırma ünitesi tasarlanmıştır. Farklı sertlik değerlerine ve değişik tane boyutlarına sahip 'Gerek-79', 'Tosunbey' ve 'Fırat-93' buğday çeşitleri iki yiv derinliği, iki vals hızı, üç vals aralığı ve üç vals diferansiyeli kullanılarak boyut küçültme işlemine tabi tutulmuştur. Boyut küçültme işleminden elde edilen kırılmış materyalin kalitesinin belirlenmesi için, bu materyal elek analizinden geçirilerek parçacık boyut dağılımı gerçekleştirilmiş ve yukarıda anılan yapısal ve işletme parametrelerinin bu dağılıma etkileri incelenmiştir. Ayrıca parçacık boyut dağılımının bir fraksiyonu olan ilk kırma unu; zedelenmiş nişasta miktarı, Zeleny sedimentasyon değeri ve kül içeriği esas alınarak değerlendirilmiştir. Öte yandan, boyut küçültme işleminde incelenen parametrelerin her bir kombinasyonu için tüketilen güç ve özgül enerji miktarları belirlenmiştir. 
İlk kırma valslerinden elde edilen boyutu küçülmüş materyal içerisinde, boyutları 530 - 250 µm arasında olan parçacık miktarının maksimum seviyede olması, kaliteli parçacık boyut dağılımı açısından en ideal durumdur. Araştırma sonuçları bu doğrultuda değerlendirildiğinde, farklı sertlik ve tane boyutlarına sahip 'Gerek-79', 'Tosunbey' ve 'Fırat-93' buğday çeşitleri için en uygun kaliteli parçacık boyut dağılımını veren parametre kombinasyonları elde edilmiştir. Bu kombinasyonlar? 'Gerek-79' buğday çeşidi için 0,981 mm yiv derinliği, 500 dev dak-1 vals hızı, 0,7 mm vals aralığı ve 3.5:1 vals diferansiyeli,  'Tosunbey' buğday çeşidi için 1,069 mm yiv derinliği, 525 dev dak-1 vals hızı, 0,8 mm vals aralığı ve 3.5:1 vals diferansiyeli ve 'Fırat-93' buğday çeşidi için 0,981 mm yiv derinliği, 525 dev dak-1 vals hızı, 0,8 mm vals aralığı ve 3.5:1 vals diferansiyeli olarak belirlenmiştir. 
Yumuşak yapıya sahip olan 'Gerek-79' buğday çeşidi için 500 dev dak-1 vals hızında daha kaliteli parçacık boyutu elde edilmiştir. Dolayısıyla un fabrikalarında yumuşak buğdayların ilk kırma valslerinde daha yüksek vals hızlarının kullanımından kaçınılmalıdır. Zira ilk kırma valslerinden elde edilen materyalin parçacık boyut dağılımı kalitesi yüksek vals hızından olumsuz etkilenmektedir, bununla birlikte boyut küçültme işleminde tüketilen güç ve enerji gereksinimleri de artmaktadır. 
Un fabrikalarında buğday öğütme işleminde ana hedef, istenilen teknolojik özelliklerde un elde etmektir. İlk kırma valslerinin yapısal ve işletme parametrelerinde tüketilen güç ve enerji miktarları genel olarak bir birlerine yakın değerlerde bulunmuştur. Dolayısıyla bu araştırmada ilk kırma valslerinde en kaliteli parçacık boyut dağılımının elde edildiği parametre kombinasyonları, boyut küçültme işleminde tüketilen güç ve enerji miktarları açısından olumsuz bir durum oluşturmamıştır. Sonuç olarak, ilk kırma valslerinde buğday boyut küçültme işleminde belirlenen parametre kombinasyonları, araştırmada kullanılan buğday çeşitleri için önerilebilir.
Anahtar Kelimeler: Buğday, boyut küçültme işlemi, ilk kırma valsleri

Abstract:
In this study, the effects of some constructive and operational parameters of first-break roller mills on quality of particle size distribution at flourmills were investigated. For this purpose, a first-break unit at the same dimensions with roller mills used at flourmills except roller mill length was designed Three wheat varieties, namely 'Gerek-79', 'Tosunbey' ve 'Fırat-93' with different hardness values and different kernel size, were applied to the process of size reduction at two groove depths, two roll speeds, three roll gaps, and three roll differential. In order to determine the quality of material obtained from the size reduction process, particle size distribution was determined by making sieve analysis for reduced size of material, the effects of the constructive and operational parameters on the particle size distribution were investigated.   Moreover, first-break flour, a fraction of particle size distribution, was evaluated on the basis of amount of damaged starch, level of Zeleny sedimentation, and ash content. On the other hand, the power and specific energy consumption in size reduction process for each parameters combinations were determined.
The amount of particle with 530 - 250 µm-size should be maximum level in the obtained material from first-break roller mills.  When the results of the study were considered in the direction of this evaluation; the quality particle size distribution for cvs. 'Gerek-79', 'Tosunbey' and 'Fırat-93' was obtained at three different parameter combinations. These combinations were: groove depth of 0,981 mm, roll speed of 500 rpm, roll gap of 0,7 mm, and roll differential of 3.5:1 for cv. 'Gerek-79', groove depth of 1,069 mm, roll speed of 525 rpm, roll gap of 0,8 mm, and roll differential of 3.5:1 for cv. 'Tosunbey', and groove depth of 0,981 mm, roll speed of 525 rpm, roll gap of 0,8 mm, and roll differential of 3.5:1 for cv. 'Fırat-93'. 
More quality particle size distribution was obtained at roll speed of 500 rpm for cv. 'Gerek-79' that had a soft structure. So, high roll speeds shouldn?t be used in the process of size reduction of soft wheat kernels.  Forasmuch, the quality of particle size distribution was adversely affected by high roll speeds, moreover power and specific energy consumption in size reduction process increased. 
The main target in the process of wheat milling at flourmills is to obtain flour in desired technological properties. The power and specific energy consumption at the constructive and operational parameters of first-break roller mills were generally found close to each other. So, the parameter combinations in which were obtained quality of particle size distribution were suitable in terms of power and specific energy consumption. Consequently, parameter combinations determined in size reduction process at first-break roller mills could be recommended for wheat cultivars used in this study.
Keywords: Wheat, size reduction process, first-break roller mills