Характеристика крупяного сырья

 

На крупяных заводах перерабатывают различные виды крупяных культур. Крупу и крупяные продукты изготавливают из зерна овса, ячменя, пшеницы, кукурузы, гороха. Ассортимент крупяной продукции достаточно широк — это крупа из целого или дробленого ядра, хлопья и т. д.

Зерно крупяных культур весьма разнообразно по форме, размерам, строению. Оно состоит из двух частей: ядра (эндосперм с зародышем) и пленок. Наружные пленки, которыми покрыто ядро, могут быть либо цветковыми (просо, рис, ячмень, овес), либо плодовыми (гречиха, пшеница, кукуруза), либо семенными (горох). Очень важным свойством зерна является прочность связи наружных пленок и ядра.

Прочность связи оболочек с ядром определяет в значительной мере способы переработки. Содержание наружных пленок у зерна разных культур различно. Прежде всего большое значение имеют содержание пленок, крупность, выровненность, влаж ность зерна и содержание примесей в нем.

Содержание пленок — пленчатость — определяют в зерне, очищенном от примесей. Чем выше пленчатость, тем меньше содержание ядра, тем меньше крупы полу чают из такого зерна. Как правило, пленчатость крупного зерна меньше, чем мелкого. Кроме того, мелкое зерно обычно хуже шелушится.

Влажность зерна оказывает большое влияние на его технологические свойства, на конечную влажность крупы. Высокая, а часто и низкая влажность ухудшает его технологические свойства, при высокой влажности затрудняются очистка от примесей и шелушение зерна, при низкой влажности резко повышается его дробимость в процессе переработки.

Общие принципы очистки зерна от примесей практически такие же, как и при очистке зерна пшеницы и ржи на мукомольных заводах.

Трудноотделимые примеси представляют собой чаще семена сорных и культурных растений. Например, в гречихе трудноотделимыми примесями являются пшеница, овес, ячмень, дикая редька, а также так называемая татарская гречиха — карлык. В зерне риса трудноотделимые примеси — это различного рода просянки (просо крупноплодное, просо сжатое и т. д.), пшеница и другие семена. Характерной примесью служат комочки земли, особенно когда они перемешаны с илом, что снижает их плотность.

АССОРТИМЕНТ И КАЧЕСТВО КРУПЫ

Ассортимент крупяной продукции достаточно разно образен и приведен ниже.

Культура Вид крупы

Просо Пшено шлифованное

Гречиха Ядрица, ядрица быстроразвариваюшаяся, продел

Рис шлифованный, рис дробленый

Овес Овсяная крупа шлифованная, овсяные хлопья, толокно

Ячмень Перловая крупа, ячневая крупа

Пшеница Полтавская, Артек

Горох Горох целый полированный, горох колотый полированный

Кукуруза Крупа шлифованная, крупа для хлопьев, крупа для палочек

Крупу из целого ядра — пшено, ядрицу, рис, овсяную—делят на сорта: пшено и рис — высший, первый, второй и третий; овсяную — высший, первый и второй; ядрицу — первый, второй и третий. Горох целый и колотый делят на два сорта: первый и второй. Самые низкие сорта крупы вырабатывают из зерна пониженного качества.

Качество крупы зависит от содержания в ней добро качественного ядра. Чем больше доброкачественного ядра, тем выше сорт. В крупе каждого сорта ограничивается содержание примесей, их отдельных видов, в целой крупе — дробленой крупы, нешелушеных зерен и т. д. (табл. Х-1).

 

 

 

Кроме целой крупы, выпускают и дробленую крупу рисовую и гречневую (продел). Из ячменя, пшеницы, кукурузы производят дробленую крупу, в том числе так называемую номерную, т. е. разделенную по крупности на фракции — номера.

СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА В КРУПУ

Процесс переработки зерна в крупу, как и на мукомольных заводах, включает три основных этапа: подготовку зерна к переработке; переработку зерна в крупу и крупяные продукты; затаривание и отпуск готовой продукции.

Подготовка зерна к переработке состоит из двух основных этапов: выделения примесей из зерновой массы и гидротермической обработки зерна. В отличие от подготовки зерна в мукомольном производстве на крупяных заводах отсутствуют обработка поверхности зерна сухим способом и его мойка. Это объясняется тем, что удаление наружных пленок в результате шелушения.

При подготовке к пере работке зерна овса, гречихи, кукурузы, пшеницы и гороха применяют гидротермическую обработку. Она повышает выход .крупы, ее качество, облегчает процессы последующей переработки.

Процесс переработки зерна включает ряд обязательных для всех технологических схем операций: шелушение зерна, сортирование продуктов шелушения, контроль готовой продукции. При переработке большинства крупяных культур используют шлифование и полирование крупы. Кроме того, обязательной операцией является контроль отходов после сортирования продуктов шелушения зерна.

Структурная схема технологического процесса переработки зерна представлена на рисунке Х-1. Левая часть схемы включает операции, свойственные технологическому процессу переработки зерна в крупу из целого ядра, правая — в дробленую номерную крупу.

 

Рис. Х-1. Структурная схема технологического процесса переработки зерна в крупу.

 

ВЫДЕЛЕНИЕ ПРИМЕСЕЙ ИЗ ЗЕРНОВОЙ МАССЫ

Выделение крупных, мелких и легких примесей. Основные машины для выделения этих примесей: воздушно-ситовые сепараторы, крупосортировки, рассевы. Разные размеры и форма зерна обусловливают и использование в воздушно-ситовых сепараторах сит с различными отверстиями. Обычно, если зерно удлиненной формы, сита для выделения примесей имеют продолговатые отверстия, если зерно округлой формы, используют сита с круглыми отверстиями. Размеры отверстий сит выбирают в зависимости от размеров зерна.

Для лучшего просеивания зерна и примесей изменяют установочные и кинематические параметры. При очистке трудносыпучего зерна (например, риса, овса) увеличивают угол наклона сит, амплитуду или частоту колебаний. Наоборот, для проса, гороха требуется существенно уменьшить угол наклона сит и также снизить кинематические параметры.

Для выделения примесей из гречихи широко применяют сита с треугольными отверстиями. Имеющая трехгранную форму гречиха проходит через отверстия сит, а равновеликие примеси, имеющие другую форму, напри мер шаровидную или цилиндрическую, через отверстия этих-сит не проходят. Однако более мелкие примеси мо гут пройти через отверстия сит вместе с зерном, поэтому обычно гречиху в процессе очистки делят на две-три фракции на ситах с круглыми отверстиями, после чего зерно каждой фракции очищают от примесей на ситах с треугольными отверстиями соответствующих размеров. Фракционный способ очистки используют и в новых сепараторах для риса.

В воздушно-ситовых сепараторах изменяют скорость воздушного потока применительно к конкретному зерну. Естественно, что если скорость витания семян гороха или кукурузы выше, чем, например, овса, то и скорость воздушного потока в пневмоканалах должна быть более высокой.

Для выделения примесей, особенно мелкого зерна, при меняют также просеивающие машины крупосортировки и крупяные рассевы А1-БРУ. Крупосортировка имеет относительно небольшую просеивающую поверхность (4 м²) при больших габаритах, поэтому их устанавливают при сортировании отходов или для небольшого количества продуктов. Крупосортировки состоят из двух наклонных сит и могут иметь две технологические схемы (рис. XI-1).

Наиболее перспективны крупяные рассевы, просеивающая поверхность сит которых в 3,5 раза больше, чем у крупосортировок, при несколько меньших габаритах. Крупяные рассевы выполнены на базе шкафного рассева Al-ЗРШ; имеют 14 ситовых и четыре технологические схемы (рис. XI-2). Такие рассевы применяют не только для очистки, но и для калибрования зерна, т. е. разделения его на фракции по размерам, а также для разделения продуктов шелушения, контроля крупы и т. д.

 

Рис. ХI – 2. Технологические схемы рассевов А1-БРУ

 

Рис. ХI -1. Технологические схемы крупосортировки А1 – БКГ

Выделение минеральных примесей. Минеральную примесь из зерна на крупяных заводах выделяют практически в тех же камнеотделительных машинах, что и на мукомольных заводах. Исключение составляют лишь гидравлические камнеотделительные машины, которые на крупяных заводах не применяются, так как мойку зерна не используют. Наиболее эффективны вибропневматичес кие камнеотделительные машины, которые могут выделить примеси из зерна любой культуры, в том числе и комочки земли.

Выделение коротких и длинных примесей. Эти примеси выделяют в триерах. Разные размеры и форма зерна определяют возможность применения тех или иных триеров. Для зерна округлой формы, например, проса, гречихи, используют овсюгоотборочные машины, где выделяют длинные примеси. Причем в этих машинах должны быть разные размеры ячеек; для проса 3,5... 4,0 мм, а для гречихи 6...7 мм. Для зерна, имеющего удлиненную форму, например овса, необходимо применять такие куколеотборочньге машины, размеры ячеек которых 6 мм. Триеры не устанавливают для зерна кукурузы и гороха. Легкие, металломагнитные примеси выделяют в тех же машинах и аппаратах, что и на мукомольных заводах.

ГИДРОТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗЕРНА КРУПЯНЫХ КУЛЬТУР

Гидротермическую обработку зерна крупяных культур проводят для разных целей. После такой обработки улучшаются технологические свойства зерна; облегчается от деление оболочек при шелушении, снижается дробимость ядра; улучшаются потребительские свойства крупы, сокращается длительность ее варки, консистенция каши становится более рассыпчатой; повышается стойкость крупы при хранении в результате инактивации ферментов, которые способствуют порче крупы. (рис. XI-3).

Способы гидротермической обработки зерна крупяных культур довольно разнообразны, их выбор зависит от строения зерна, ассортимента продукции, от того, как влияют режимы обработки на изменение внешнего вида крупы, и т. д.

Наиболее распространены способы гидротермической обработки: пропаривание — сушка — охлаждение; увлажнение — отволаживание.

 

 

Рис. XI-3. Технологическая схема гидротермической обработки зерна.

1 – сушилка; 2 – охладительная колонка; 3 – пропаривание непрерывного действия; 4 – пропаривание периодического действия; 5 – автоматические весы.

 

Пропаривание — сушка — охлаждение. Этот способ применяют для гречихи, овса и гороха. Особенность его состоит в высокой температура (свыше 100º С) нагрева зерна при пропаривании ,так как оно происходит обычно при избыточном давлении пара. Пропаривание и увлажняет и прогревает зерно, пластифицирует ядро, которое становится менее хрупким, меньше дробится при шелушении и шлифовании.

Последующая после пропаривания сушка обезвоживает в большей степени наружные пленки, которые, теряя влагу, становятся более хрупкими и легче раскалываются при шелушении.

Охлаждение после сушки дополнительно снижает влажность зерна, холодные оболочки более хрупки.

Увлажнение — отволаживание. Это второй способ гидротермической обработки. Зерно увлажняют либо в специальных аппаратах, либо обрабатывают его в пропаривателях непрерывного действия при низком давлении пара. Затем зерно отволаживают в бункерах в течение нескольких часов. Увлажненное зерно приобретает повышенную пластичность, меньше дробится при шелушении , вследствие увлажнения наружные оболочки частично отслаиваются и легко отделяются.

СХЕМЫ ПОДГОТОВКИ ЗЕРНА К ПЕРЕРАБОТКЕ

Перед подачей зерна в переработку в элеваторах и складах формируют крупные партии из компонентов, близких по технологическим свойствам. Нельзя смешивать компоненты, в которых зерно отличается крупностью, содержанием различных примесей, особенно трудно отделимых, влажностью и т.д. Не следует объединять зерна, подвергавшиеся и не подвергавшиеся сушке, особенно проса, кукурузы, риса. Объединение в одной партии разнокачественного зерна снизит эффективность его очистки от примесей и последующей переработки.

Схема подготовки зерна к переработке может включать такие операции, как очистка зерна от примесей и гидротермическая обработка. При подготовке ячменя и пшеницы может быть предусмотрено и предварительное шелушение зерна. Определяют эффективность шелушения у ячменя по количеству зерен со снятыми цветковыми пленками, у пшеницы — по снижению зольности.

Схема подготовки, которая являлась бы универсальной для всех крупяных культур, не может быть разработана, так как зерно разных культур отличается размерами, формой, наличием разных примесей и т. д. В то же время принципиальная схема подготовки зерна крупяных культур определяет наиболее целесообразную последовательность технологических операций. Для длительной устойчивой работы технологического оборудования на крупяном заводе предусмотрены бункера для неочищенного зерна вместимостью, позволяющей обеспечить работу предприятия в течение 24...36 ч. Количество зерна, направляемого в переработку, учитывают в автоматических весах.

Для очистки зерна от примесей применяют две-три системы сепарирования в воздушно-ситовых сепараторах, просеивающие машины для дополнительного выделения мелких примесей и мелкого зерна, а также в ряде случаев для разделения зерна на фракции. Минеральные примеси выделяют в камнеотделительных машинах. В зависимости от вида перерабатываемого зерна на следующем этапе устанавливают куколеотборочные или овсюгоотборочные машины. Для выделения легких примесей, особенно из зерна пленчатых культур, применяют аспираторы.

Если схема подготовки зерна включает его гидротермическую обработку, осуществляемую по первому способу, т. е. включающую пропаривание, сушку и охлаждение, то ее, как правило, используют на заключительном этапе подготовки, непосредственно перед шелушением зерна.

В зерне, подвергшемся гидротермической обработке, имеется существенное различие во влажности оболочек и ядра. Значительный разрыв во времени между завершением обработки и шелушением зерна приведет к пере распределению влаги в зерне, в результате которого по высится влажность оболочек и снизится влажность ядра, т. е. оболочки станут более пластичными, а ядро — более хрупким. Это ухудшит технологические свойства зерна.

Если гидротермическую обработку проводят повторному способу, включающему увлажнение и отволаживание зерна, то после ее завершения зерно может подвергаться дополнительной очистке, предварительному шелушению и т. д.

Эффективность работы оборудования подготовительного отделения должна обеспечивать показатели качества зерна, представленные ниже.

Обоечные машины Снижение зольности после первого  (для пшеницы) пропуска на 0,04...0,06 %,  после второго пропуска на 0,03...0,05 % Камнеотделительные машины Содержание минеральной при меси  в зерне после камнеотделительной  машины не более 0,05.-0,1 %

Сушилки Влажность зерна после сушки, %, не более: гречихи 13,5 овса 10,0,  гороха 15,0

Охладительные колонки Температура охлажденного зерна  не более чем на 6...8 °С  выше температуры воздуха в производственном помещении

Аппарат для увлажнения Влажность зерна после увлажнения, %:

пшеницы 14,5...15

кукурузы 15...16 (при выработке

пятиномерной крупы)

I9...22 (при выработке

крупы для хлопьев и палочек)

Магнитные сепараторы Содержание металломагнитных

примесей в продукции перед выбоем

должно быть не выше 3 мг на 1 кг крупы

В результате очистки зерна от примесей их содержа ние не должно превышать следующих показателей (табл. XI-3).

Содержание сорной примеси в просе дано без учета испорченных зерен; влажность овса, направляемого на шелушение в поставах, до 10 %; на шелушение в обоечных машинах до 14 %; влажность кукурузы при выработке пятиномерной крупы до 16 %; при выработке крупы для хлопьев и палочек до 22 %.

 

ШЕЛУШЕНИЕ ЗЕРНА

Шелушение зерна представляет собой операцию отделения наружных пленок от зерна. Существует ряд способов шелушения, которые зависят от строения зерна, прочности связей оболочек и ядра, прочности ядра, а также ассортимента вырабатываемой продукции, т. е. получают ли крупу из целого ядра или дробленого. При шелушении стремятся получить как можно больше шелушеных зерен при малой дробимости ядра.

Существуют три способа воздействия рабочих органов на зерно, в результате которого происходит разрушение и удаление оболочек.

Первый способ воздействия заключается в сжатии зерна и сдвиге расколотых оболочек.

Второй способ шелушения заключается в отделении пленок посредством однократного или многократных уда ров зерновок о твердую поверхность. Третий способ шелушения — постепенное истирание (соскабливание) оболочек в результате трения зерна о движущиеся

 

шероховатые поверхности. (рис. XII-1)

СОРТИРОВАНИЕ ПРОДУКТОВ ШЕЛУШЕНИЯ

В результате шелушения зерна получают смесь раз личных продуктов, которые условно можно разделить на пять фракций.

Основная фракция — это шелушеное зерно, или ядро. Некоторые зерна остаются, как правило, нешелушеными и образуют вторую фракцию. При шелушении отделяются наружные пленки, которые являются третьей фракцией—лузгой. При шелушении часть ядра дробится, дробленое ядро — это четвертая фракция. Часть ядра и пленок дробится до более мелких частиц, которые представляют собой мучку — пятую фракцию (рис. ХН-9).

 

Рис. XII- 9. Схема сортирования продуктов шелушения: Шелушельная машина; 2- просеивающая машина; 3- аспиратор; 4- крупоотделительная машина

КРУПООТДЕЛЕНИЕ

Крупоотделением называется операция разделения смеси шелушеных и нешелушеных зерен. Ее применяют в технологических схемах не для всех крупяных культур, а только для тех, у зерна которых пленки не плотно соединены с ядром. При шелушении такого зерна получают фракции шелушеных и нешелушеных зерен.

ШЛИФОВАНИЕ И ПОЛИРОВАНИЕ КРУПЫ

Как правило, шелушеное зерно (ядро), за исключением гречневого ядра, не является готовой крупой. Ядро становится крупой после его шлифования и полирования, т. е. удаления оставшихся плодовых, семенных оболочек, частично алейронового слоя и зародыша.

Шлифование. Оно улучшает внешний вид крупы, например, темный рис после шлифования становится белым. В результате удаления наружных слоев и зародыша, содержащего много жира, повышается стойкость крупы при хранении. Шлифованная крупа быстрее варится, увеличивается ее привар.

Полирование крупы. Кроме шлифования, крупу также и полируют. Полирование улучшает в основном внешний вид крупы. При полировании с поверхности ядра удаляется мучка, оставшаяся после шлифования, заглаживаются царапины, крупа становится более светлой и яркой.

КОНТРОЛЬ КРУПЫ, ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ И ОТХОДОВ

Контроль крупы, побочных продуктов и отходов — это определенная технологическая операция. При контроле крупы из нее дополнительно извлекают примеси, дробленое ядро, нешелушеные зерна. При контроле побочных продуктов (мучки, лузги) из них выделяют доброкачественное ядро, которое может быть использовано для выработки крупы, а также разделяют побочные продукты наиболее ценные (мучка) и менее ценные (лузга).