Необходимая степень измельчения семян достигается путем воздействия на обрабатываемый материал механическими усилиями: раздавливание, срез, раскалывание, удар, истирание или их сочетание. Для продуктов, отличающихся твердостью, при измельчении наиболее эффективно применять ударное и раздавливающее усилие, для хрупких продуктов – раскалывающее, а для вязких продуктов, к числу которых относится большинство продуктов переработки семян, − раздавливающее в сочетании с истирающим действием.

Поэтому для получения мятки чаще всего применяют вальцовые станки, в которых используют раздавливание.

При попадании семечка в зазор между валками на него будут действовать противоположно направленные силы, схема действия которых изображена на рис. 17.

Рис.17. Силы, действующие на частицу при раздавливании

В идеальном случае, когда соблюдаются условия гладкой поверхности валков и одинаковой окружной скорости их вращения, в момент соприкосновения частицы с валками на нее действуют две силы:

F – сила трения, увлекающая частицу в зазор между валками;

Р – сила реакции валков, которая выталкивает частицу.

Основное условие измельчения: F > Р.

Величина силы Р определяется углом захвата α (образованный линией, соединяющей центры валков, и линией, соединяющей центр валка и точку касания частицы с поверхностью валка). Чем меньше величина данного угла, тем меньше сила Р. Угол захвата частиц будет тем меньше, чем больше диаметр валков, чем меньше размеры частиц, чем больше расстояние между валками.

Величина силы F определяется величиной угла трения и зависит от характера поверхности вала и частицы и их упругопластических свойств.

В реальных условиях захват частиц происходит сложнее. Во-первых, в зазор обычно попадает несколько частиц или их агрегаты, поэтому угол захвата увеличивается, ухудшаются условия захвата; во-вторых, выделяющееся масло смазывает валки и уменьшает угол трения. Кроме того, угол трения зависит от влажности материала. Так, материал повышенной влажности обладает большой пластичностью и из него сильнее выжимается масло.

На практике применяют ряд мер с целью улучшения процесса измельчения:

-предварительное дробление для уменьшения размера частиц (например, для семян сои включают дополнительную стадию дробления);

-изменение поверхности валов, например, сделать ее рифленой. Тогда увеличится коэффициент трения, улучшится захват, к тому же добавляется скалывание.

В процессе измельчения семян разрушение различных тканей семени происходит неодинаково. Наибольшую прочность в ядре имеет эпидермис и прилегающие к нему ткани, а также зародышевая ткань. Прочность семенной оболочки обычно больше прочности ядра. Количество разрушенных клеток в мятке зависит от способа измельчения и физических свойств семян.

При изучении под микроскопом измельченных на пятивальцовом станке ядер подсолнечника получено, что после первого прохода наблюдается лишь частичное разрушение клеточных структур; после второго – дальнейшее разрушение клеточных структур и частично начинается разрушение липидных гранул и алейроновых зерен; после третьего – клеточные стенки разрушены полностью; после четвертого – остается еще незначительная часть не разрушенных липидных гранул.

При измельчении в материале следует сохранять определенное сочетание упругих и пластических свойств. Чем выше хрупкость, тем легче материал измельчается. Но абсолютно сухое вещество при измельчении превратится в пыль. Особенно это опасно для низкомасличных семян. У высокомасличных семян ввиду значительного выделения масла при измельчении пластические свойства сохраняются. Соотношение упругих и пластических свойств регулируют температурой и влажностью исходного материала. С уменьшением влажности и снижением температуры возрастает хрупкость и снижается пластичность.

При измельчении масличных семян происходят и некоторые биохимические изменения. Под влиянием механических воздействий – трения и давления – а также теплового воздействия в результате измельчения возможна денатурация белков в мятке, а также разукрупнение образовавшихся белковых частиц вследствие разрыва и окисления дисульфидных мостиков и пептидных связей.