Очистка поверхности зерна сухим и влажным способом. На поверхности зерен, особенно в бородке и бороздке, всегда имеются не удаленная в зерноочистительных машинах пыль и прилипшая грязь, от которых необходимо по возможности избавиться. Сухим способом очищают зерно в основном в обоечных, реже – в щеточных машинах. В обоечных машинах зерно обрабатывают бичами, которые подхватывают его и отбрасывают к рабочей поверхности, выполненной из стального листа, абразивного материала или металлотканой сетки. В последнее время наиболее часто применяют обоечные машины с цилиндром из металлической сетки, установленным горизонтально (РЗ-БМО-6) или вертикально. Влажным способом поверхность зерна очищают в моечных машинах и машинах мокрого шелушения. Наиболее эффективна очистка зерна в моечных машинах (Ж9-БМА и др.). В них удаляется пыль и грязь не только с поверхности зерна, но и из бороздки, кроме того, выделяются минеральные и легкие примеси. Применение моечной машины дает хороший технологический эффект, однако, большой расход питьевой воды – до 2л на 1кг зерна и необходимость строительства дорогостоящих очистных сооружений значительно ограничивают их использование при подготовке зерна. Несколько менее эффективными, но требующими почти в 10 раз меньшего расхода воды, являются машины мокрого шелушения (А1-БМШ и др.). В отжимных колонках моечных машин и машин мокрого шелушения происходят не только очистка поверхности зерна за счет трения, но и частичное его шелушение.
Гидротермическая обработка зерна. Технология производства сортовой муки основана на избирательном измельчении эндосперма и оболочек зерна. Оболочки, обладая большим сопротивлением измельчению, дробятся в меньшей степени, чем эндосперм, и чем больше разница их прочностных свойств, тем эффективнее последующее разделение. У сухого зерна различие в прочностных свойствах эндосперма и оболочек меньше, чем у влажного, поэтому перед размолом его необходимо увлажнять. Увлажнение является основой гидротермической обработки зерна – обработки водой и теплом. Существует несколько способов обработки: холодное, горячее и скоростное кондиционирование. Наиболее распространено холодное кондиционирование как наиболее простое и достаточно эффективное. Технологическая схема холодного кондиционирования включает в себя всего 2 операции: увлажнение зерна и ее отлежку в бункерах. После увлажнения влага постепенно проникает в зерно. Вначале она сосредоточена в оболочках. Проникая в эндосперм, влага способствует его разупрочнению, образуя в нем закритические напряжения вследствие градиента влажности и неравномерного набухания биополимеров. Так как влажность наружных и внутренних слоев эндосперма различна, набухают они неравномерно, что вызывает напряженное состояние материала. Кроме того, крахмал и белки в клетках эндосперма набухают также неравномерно. В результате при достижении критических значений напряжений в эндосперме начинается образование микротрещин. Трещины являются капиллярами, по которым влага проникает внутрь зерновки с расклинивающим эффектом. Таким образом, происходит предразрушение и разупрочнение эндосперма. Для завершения этого процесса требуется время – от нескольких часов до суток и более. По иному изменяются свойства оболочек. С повышением влажности снижается их хрупкость. Это происходит вследствие набухания полисахаридов. Таким образом, холодное кондиционирование облегчает проведение сортового помола и снижает дробимость оболочек.
Размол зерна в муку.
Основные операции производства муки: измельчение зерна и промежуточных продуктов, сортирование продуктов измельчения по крупности, сортирование продуктов измельчения по содержанию в них эндосперма.
Измельчение. Одна из важнейших операций при производстве муки. Различают простое и избирательное измельчение.
При простом измельчении стремятся весь продукт измельчить одинаково до определенной крупности, при избирательном – преимущественно наименее прочные его части. Это дает в дальнейшем возможность разделить составные части материала по размерам. В мукомольной промышленности простое измельчение применяют при производстве обойной муки, когда необходимо измельчить и эндосперм и оболочки до одинаковой крупности. При производстве сортовой муки осуществляют избирательное измельчение, т.е. стремятся измельчить эндосперм, сохранив оболочки в виде крупных частиц, с тем, чтобы в дальнейшем разделить эти компоненты смеси просеиванием. Полученные при этом мелкие фракции продукта содержат меньше оболочек. На этом основана технология производства сортовой муки. Существуют разные способы измельчения: ударом, ударом с истиранием, срезом, сжатием, сжатием со сдвигом и т.д. При производстве обойной муки можно применять любой способ измельчения, при котором эффективно измельчаются эндосперм и оболочки. При выработке сортовой муки нужно использовать те способы, которые позволяют измельчать эндосперм зерна при максимальном сохранении оболочек. Таким способом является измельчение сжатием со сдвигом. Наилучшие результаты дает использование вальцовых станков. После измельчения зерна и промежуточных продуктов получают смесь частиц различной крупности. Самые мелкие из них – готовая мука, которую нужно выделить. Выделяют ее в просеивающих машинах – чаще всего рассевах (ЗРШ-М и т.д.).
Хранение муки.
Мука значительно менее стойкий продукт по сравнению с зерном. При хранении, особенно при повышенной влажности и температуре, в ней происходят процессы, приводящие к изменению качества. Мука из свежесмолотой пшеницы характеризуется пониженными хлебопекарными свойствами. Для их улучшения мука должна «созреть». При хранении муки в течение 1,5 – 2 мес. клейковина становится более крепкой, и чем больше срок хранения, тем выше ее крепость. При слишком длительном хранении мука «перезревает». Активно созревание может происходить при достаточной обеспеченности кислородом, поэтому плотность укладки мешков в штабеле и порядок размещения штабелей в складе влияют на скорость созревания. При неправильном хранении мука может испортиться. При повышенной влажности и температуре создаются благоприятные условия для жизнедеятельности плесневой и бактериальной микрофлоры. От этого мука «прокисает».
Технология крупяного производства
Для производства крупы широко используют такие культуры как рис, просо, гречиха. Так как основную массу зерна этих культур перерабатывают в крупу, их иногда называют крупяными. Кроме того крупу вырабатывают из овса, ячменя, пшеницы, гороха и кукурузы. В отдельных случаях перерабатывают в крупу сорго, чечевицу и другие культуры. Зерно крупяных культур существенно отличается по форме, размерам, строению. Его принято рассматривать как состоящее из двух частей: ядра и пленок. Наружные пленки представляют собой цветковые, семенные или плодовые оболочки. Особенности строения зерна отдельных крупяных культур в значительной степени определяют способы его переработки. Процесс переработки зерна в крупу состоит из трех основных этапов – подготовки зерна к переработке, переработки зерна в крупу, затаривания и отпуска готовой продукции.
Очистка зерна. Процесс очистки зерна от примесей на крупяных заводах основан на тех же принципах, что и на мукомольных заводах. Однако рабочие органы зерноочистительных машин имеют различные установочные и кинематические параметры, наиболее подходящие для зерна той или иной культуры. Обычно для выделения крупных мелких и легких примесей применяют две-три системы очистки зерна на воздушно-ситовых сепараторах Размеры и форма зерна обуславливают и использование сит с различными отверстиями. Помимо сепараторов для очистки зерна могут быть использованы различные просеивающие машины – рассевы, крупосортировки. Выделение длинных и коротких примесей проводят в триерах. Минеральные, легкие и металломагнитные примеси выделяют на тех же машинах, что и на мукомольных заводах.
Гидротермическая обработка. Выбор способа гидротермической обработки зависит от строения зерна, ассортимента продукции, воздействие режима обработки на изменение внешнего вида крупы и т.д. Наиболее распространены два способа гидротермической обработки. Первый способ (пропаривание, сушка, охлаждение) применяют при переработке гречихи овса и гороха. Особенность его заключается в высокой (более 100°С) температуре нагрева зерна. Пропаривание производят при избыточном давлении. В результате прогрева ядро зерна пластифицируется, становится менее хрупким и меньше дробится при шелушении и шлифовании. Сушка после пропаривания приводит к повышению хрупкости наружных пленок. Которые в результате легче раскалываются при шелушении. Охлаждение после сушки дополнительно снижает влажность зерна и приводит к повышению хрупкости оболочек.
Калибрование и шелушение зерна. Шелушение представляет собой операцию отделения наружных пленок от зерна. Применяемые способы зависят от строения зерна, прочности связи оболочек и ядра, прочности ядра и ассортимента получаемой продукции. Существует три способа шелушения. Первый способ – сжатие со сдвигом – эффективен для зерна, у которого оболочки не срослись с ядром (просо, гречиха, овес). Основные машины, использующие этот способ – шелушильный постав, вальцедековый станок и шелушитель с обрезиненными валками. Второй способ – шелушение многократным или однократным ударом – применяют для зерна с прочным ядром и несросшимися пленками (овес), которое не дробится при ударе, либо при получении дробленой номерной крупы из зерна у которого пленки прочно срослись с ядром (пшеница, ячмень и т.д.). Шелушение однократным ударом рекомендуют для овса, его проводят в центробежном шелушителе. Многократный удар применяют для ячменя, пшеницы, кукурузы; для этого предназначены бичевые и обоечные машины. Третий способ шелушения – постепенное истирание (соскабливание) оболочек в результате трения зерна о движущиеся шероховатые поверхности. Такой способ используют для шелушения зерна у которого пленки плотно срослись с ядром (ячмень, пшеница, кукуруза, горох).