Гидротермическая обработка масла осуществляется горячим способом при температуре с
Глава 7 ГИДРОТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗЕРНА
§ 1. Общие сведения о гидротермической обработке зерна
Гидротермическая обработка (ГТО) — это обработка влагой и теплом с целью направленного изменения свойств зерна. ГТО используют в технологии муки, крупы и комбикормов как обязательную и высокоэффективную технологическую операцию подготовки зерна к переработке. В технологическом плане ГТО предназначена для создания оптимальных условий по решению главной задачи мукомольной и крупяной технологий — разделить с максимальной эффективностью малоусвояемые, малоценные, грубые оболочки и эндосперм. Эндосперм зерна дает основную продукцию — муку или крупу, а оболочки — побочную продукцию технологии— лузгу, отруби, мучку. В технологии комбикормов в задачу процесса не входит разделение оболочек и эндосперма, так как практически все анатомические части зерна должны оказаться в готовой продукции. В основном ГТО в технологии комбикормов направлена на повышение питательности и перевариваемости входящих в состав комбикорма зерновых продуктов, например, при производстве комбикормов для молодняка животных, у которых недостаточно развита ферментная система. В технологии муки и крупы также происходит улучшение питательных свойств продукции благодаря миграции растворимых биологически активных веществ из периферии зерна в эндосперм. При тепловых способах воздействия благодаря биохимическим изменениям происходит улучшение перевариваемости, цвета, запаха и вкуса продукции из зерна, прошедшего ГТО. При этом гидротермическая обработка зерна позволяет получать продукцию заранее обусловленной влажности и обеспечивает более длительные сроки безопасного хранения.
Необходимость гидротермической обработки становится очевидной при оценке свойств зерна, не прошедшего гидротермическую обработку. Предположительно, что влага в зерне при хранении в сухом состоянии распределена по параболическому закону. Это означает, что крахмалистый эндосперм более влажный, чем периферийная часть зерна.
В целом зерно имеет невысокую влажность, что предопределяет ряд негативных для технологии свойств:
♦ зерно прочно и измельчение идет с повышенным расходом энергии;
♦ невысокая влажность оболочек предопределяет их повышенную дробимость и попадание в муку;
♦ разделяемые в технологии анатомические части (наружные, внутренние оболочки, эндосперм) прочно связаны, что препятствует их эффективному разделению;
♦ биологически активные вещества зерна сосредоточены в большом количестве по периферии, что способствует их потере в побочные продукты.
В связи с этим гидротермическая обработка в первую очередь направлена на минимизацию негативных свойств зерна. В технологии муки необходимо обеспечить высокую эластичность и прочность оболочек, чтобы не допускать их излишнего дробления при измельчении. Если при этом удается разрушить связь оболочек и эндосперма, то наружные оболочки должны отделяться в виде крупных «лопатистых» отрубей, что считается положительным при оценке эффективности гидротермической обработки и ведении технологии в целом. Кроме этого эндосперм должен быть предразрушен микро- и макротрещинами, что должно снизить его прочность и предопределить разрушаемость по плоскостям трещин. Считается, что такое состояние зерна наиболее соответствует проведению сортовых помолов, направленных на максимальное извлечение крахмалистого эндосперма в чистом виде.
При переработке зерна в крупу, особенно в целые недробленые продукты, решают прямо противоположную задачу — сохранить эндосперм в целостности и тем повысить .выход основной продукции. При этом при тепловом воздействии благодаря биохимическим изменениям упрочняется ядро. Оболочки, особенно пленчатых культур, обезвоживаются, что делает их хрупкими и легкоотделимыми. Разрушаются также связи внутренних оболочек и эндосперма зерна.
В технологии комбикормов, где нет необходимости в разделении оболочек и эндосперма, при гидротермической обработке изменяют питательность и перевариваемость зерна высокотемпературными воздействиями.
Процесс гидротермической обработки осуществляется в результате многоступенчатого воздействия на зерно влаги и тепла во времени, что и приводит к оптимизации технологических свойств, а также к улучшению питательности и перевариваемости продукции. Несмотря на многообразное сочетание отдельных операций, режимных условий их проведения, конструктивных особенностей аппаратов в гидротермической обработке можно выделить ряд общих операций, характерных для всех способов.
Увлажнение. Массовое добавление воды в зерно в соответствии с сущностью метода гидротермической обработки, видом зерна и технологии. Вода может добавляться в виде жидкости комнатной температуры (водопроводная вода), подогретой воды в специальных аппаратах или в виде пара с различными параметрами. При обработке паром увлажнение совмещается с прогревом зерна, что активизирует процессы влагопереноса. В этом случае технология сокращается во времени, например, при скоростном кондиционировании уменьшается время отволаживания и температура рассматривается как фактор интенсивности.
Отволаживание. Технологическая операция, когда увлажненное зерно находится в емкостях различное время, оптимальное для данной технологии. Время отволаживания может изменяться от 10-30 мин до 24 и более часов. Отволаживание связывают с перемещением влаги от поверхности зерна вглубь эндосперма с разрушением структуры и преобразованием свойств. Возможны два способа отволаживания — порционное, когда зерно неподвижно лежит в емкостях, и непрерывное, когда зерно в процессе отволаживания перемещается в емкостях непрерывно со скоростью, обеспечивающей заданное время отволаживания.
Обезвоживание увлажненного зерна. Осуществляется с целью обеспечения заданной влажности зерна в целом или отдельных анатомических частей, например обезвоживание оболочек пленчатых культур при гидротермической обработке. Обезвоживание может осуществляться в специальных аппаратах при контакте с нагретой поверхностью (кон-дуктивный нагрев), нагретым до определенной температуры воздухом (конвективный нагрев), а также при сочетании обоих способов нагрева. При высоких температурах и длительном воздействии обезвоживание может способствовать изменению химического состава зерна, например, денатурации белков, клейстеризация крахмала, инактивация ферментов и т. п. Последнее приводит к изменению питательности, перевариваемости, цвета, запаха продуктов.
Охлаждение. Осуществляется с целью достижения оптимальной температуры без ухудшения ранее достигнутых свойств зерна. Резкое охлаждение нагретого зерна может привести к ухудшению структурно-механических свойств зерна, например образованию трещин и снижению прочности ядра. Охлаждение влажным воздухом может привести к увлажнению сухих пленок и ухудшить условия их отделения при шелушении.
В технологии муки, крупы и комбикормов эти операции могут присутствовать в различных сочетаниях все одновременно или только некоторые из них. Отдельные операции гидротермической обработки могут сочетаться с другими операциями подготовки зерна, как это имеет место в технологии муки. Или операция гидротермической обработки может быть самостоятельной и выполняться непосредственно перед операциями переработки, как в технологии крупы.
Очевидно, что выбор способа воздействия на зерно, температурный режим, место гидротермической обработки в общем процессе подготовки зерна диктуется, в первую очередь, общей задачей технологии по получению продукции определенного вида и качества.
Источник
Гидротермическая обработка масла осуществляется горячим способом при температуре с
§5. Гидротермическая обработка зерна с использованием тепловых факторов воздействия
Горячий способ гидротермической обработки зерна
Этот способ относят к среднеинтенсивным. Для его осуществления используют специальные воздушно-водяные кондиционеры, где зерно проходит ряд нагревательных секций, контактирует с поверхностями нагрева, что приводит к прогреву зерна и к испарению некоторого количества влаги с поверхности. Процесс обезвоживания интенсифицируется благодаря эффективной аспирации оборудования. Принципиальная схема горячего кондиционирования представлена на рисунке 2.57. По технологической схеме зерно предварительно обрабатывается в моечной машине, где, кроме первого увлажнения, осуществляется эффективная обработка поверхности зерна, выделяются тяжелые минеральные примеси и часть легких примесей и щуплого зерна вместе с моечной водой. На втором этапе зерно прогревается в течение 20-30 мин в воздушно-водяном кондиционере, что благоприятно сказывается на качестве клейковины (особенно для зерна со слабой клейковиной), благодаря тепловому воздействию интенсифицируется внутренний влагоперенос и, соответственно, все процессы, связанные с разрыхлением эндосперма зерна. После обработки в кондиционере осуществляется повторное увлажнение зерна и отволаживание в течение 2-8 часов в зависимости от типа зерна и стекловидности. Верхний предел принимают для высокостекловидной пшеницы IV-ro типа, а нижний — для низкбстекловидного зерна Ill-го типа. Непосредственно перед измельчением зерно доувлажняют на 0,3-0,5 % и отволаживают в течение 0,3-0,5 ч для пластификации оболочек. Суммарная степень увлажнения должна соответствовать данным таблицы 2.36.
При эксплуатации кондиционеров рекомендуется поддерживать температурный режим в зависимости от качества клейковины зерна. Для зерна с крепкой клейковиной температура нагрева не должна превышать 40-45 °С, а для зерна со слабой клейковиной — 50-55 °С. Температура зерна на выходе из кондиционера колеблется в пределах 18-25 °С. Рекомендуется использовать метод горячего кондиционирования для сортовых помолов пшеницы. В настоящее время метод находит ограниченное применение из-за высокой стоимости аппаратуры и оборудования, а также тепловой энергии.
А—технологические линии начальной подготовки зерна;
Б—технологические линии заключительной подготовки зерна;
МИН — минеральная примесь; MB — моечная вода
Рис. 2.57. Технологическая схема горячего кондиционирования зерна:
1 — мойка зерна; 2 — кондиционер; 3 — индикатор наличия зерна;
4 — шнек-смеситель; 5 — распределительный шнек; 6 — емкости для отволаживания;
7 — сборные воронки; 8 — дозатор зерна; 9 — шнек-смеситель
Источник
Гидротермическая обработка зерна
Гидротермическая обработка (ГТО) на зерноперерабатывающих предприятиях служит основой подготовки зерна и направлена на изменение его технологических свойств для создания оптимальных условий его переработки в готовый продукт. При такой обработке изменяются также биохимические свойства зерна.
На мини-мельнице ГТО направлена на повышение эластичности оболочек и на ослабление связи между оболочками и эндоспермом. В результате такого технологического приема облегчается отделение оболочек от зерна при незначительных потерях эндосперма, что способствует увеличению выхода муки высоких сортов. Например, при правильно выбранных режимах ГТО пшеницы снижается зольность муки высоких сортов, выход муки увеличивается на 1-2% и больше.
На мукомольных заводах нашей страны применяют в основном один метод ГТО — холодное кондиционирование. В этом случае зерно увлажняется водой и выдерживается (отволаживается) в бункерах в течение определенного времени для изменения его структурно-механических и биохимических свойств. При высокой стекловидности пшеницы рекомендовано двукратное увлажнение и отволаживание.
Режимы кондиционирования устанавливают в зависимости от типа пшеницы, стекловидности (одного из главных показателей выбора ГТО), влажности исходного зерна и др. Например, при подготовке к сортовому помолу продолжительность основного отволаживания зерна пшеницы рекомендуется от 4 до 23 ч, верхние значения для зерна стекловидностью свыше 60%, нижние — стекловидностыо до 40% (табл. 1). Особенность холодного кондиционирования зерна ржи заключается в снижении величины увлажнения и времени отволаживания, что связано, прежде всего, с повышенной вязкостью эндосперма у ржи и трудностью отделения оболочек.
Таблица 1 — Ориентировочные режимы холодного кондиционирования пшеницы при сортовых хлебопекарных помолах
Продолжительность отволаживания, час
Рекомендуемая влажность зерна на I драной системе, %
Увлажнение и отволаживание пшеницы с исходной влажностью менее 12,0% рекомендуется осуществлять последовательно в два этапа, при этом соотношение величины приращения влаги и продолжительности отволаживания на первом и втором этапах ориентировочно должно составлять 3:1.
Перед I драной системой рекомендуется проводить увлажнение пшеницы на 0,3- 0,5 % с отволаживанием 0,3-0,5 час.
При обойных помолах пшеницы и ржи применяют только холодный способ кондиционирования зерна. Гидротермическая обработка позволяет направленно изменять исходные свойства зерна (физико-химические, структурно-механические, биохимические и др.). Благодаря воздействию влаги, температуры, а также отволаживанию снижается, например, стекловидность зерна пшеницы, повышается степень разрыхления эндосперма, под влиянием развивающихся биохимических процессов происходит перераспределение химических веществ по анатомическим частям зерна.
Общее для рассмотренных способов ГТО зерна пшеницы и ржи при сортовых помолах — обязательное увлажнение зерна и короткое его отволаживание (в течение 20-40 мин) перед подачей на размол. Это позволяет увлажнить только поверхностные слои зерна и облегчить отделение оболочек от эндосперма.
На эффективность гидротермической обработки влияют следующие основные факторы: величина увлажнения, температура, время отволаживания, условия и уровень применения которых составляет режим ГТО. Фактор увлажнения активизирует все сложные физико-биологические изменения в зерне, в результате которых улучшаются его технологические свойства. Температурный фактор способствует ускорению протекания процессов, изменению качества клейковины. Время отволаживания связано со скоростью перемещения влаги в зерне и протекания в нем различных процессов. Эффективность в значительной мере зависит от технологических свойств зерна, так как его индивидуальные особенности оказывают важное влияние на выбор оптимальных режимов гидротермической обработки.
Практикуемое на некоторых предприятиях увлажнение холодного зерна в зимнее время года теплой водой не может быть признано целесообразным, так как эффект от такого увлажнения в смысле скорости перемещения влаги в зерне, а следовательно, и сокращения времени отволаживания очень незначительный. Наряду с этим при низкой температуре зерна вода на его поверхности замерзает еще до того, как она проникнет внутрь зерна. Этим можно объяснить случаи ухудшения качества и уменьшения выхода муки при работе в зимнее время. При обработке холодного зерна нагретой водой оболочки остаются хрупкими.
Предварительный подогрев зерна в зимнее время осуществляется в следующем порядке.
Зерно, прежде чем подвергнуть отволаживанию, должно со склада поступить в черные закрома, которые установлены перед мельницей.
Зерно с подпором из черных закромов равномерно поступает на специальную машину БПЗ, где происходит его нагревание. Машины подобного типа подогревают зерновую массу с минимальной температуры -5°С до +15°С.
Зерно, опускаясь под действием собственной массы, обтекает овальные горячие трубы радиаторов и при соприкосновении с ними нагревается. Для направления движения зерна служат скаты, расположенные вдоль шахты.
В летнее время черный закром можно использовать для отволаживания на первом этапе.
Изменение технологических характеристик зерна происходит наиболее интенсивно в области температур от 2 до 15°С. Начиная с температуры 18-22°С, они становятся более стабильными и дальнейшее повышение температуры (в пределах до 30°С) не приводит к дальнейшему изменению этих показателей.
С понижением температуры увеличивается хрупкость оболочек, наблюдается так называемая хладноломкость, цвет муки ухудшается, зольность увеличивается.
При размоле зерна с пониженной температурой также снижается выход муки высоких сортов, а именно, 1 сорта и высшего.
Выход муки определяется степенью связи оболочек с эндоспермом и, наряду с этим, степенью их измельчения.
При нагреве влажного зерна до температуры 45-50°С в нем развивается ползучесть, главным образом, за счет оболочек, что и способствует улучшению качества муки, увеличению выхода и снижению расхода энергии.
В результате исследований установлено, что увлажнение зерна обязательно связано с образованием микротрещин в его эндосперме, посредством которых он необратимо разрушается. Процесс образования трещин развивается с переменной интенсивностью, появление первых трещин в эндосперме зерна пшеницы зарегистрировано через 0,5 ч, к 8-12 ч их образование прекращается. В дальнейшем происходит смыкание наиболее тонких микротрещин и частичное восстановление исходной структуры.
Наиболее интенсивное образование микротрещин в эндосперме пшеницы наблюдается при увлажнении до 14,0-16,5%, при 17,5% образование микротрещин не зарегистрировано.
Зольность высшего и первого сортов вначале снижается, достигая минимума при влажности 14,5-15,5%, а затем остается без изменений.
При холодном кондиционировании зольность общей муки в функции времени изображается в виде кривой, снижающейся от t=2,0 час до точки t=8,0 час, после чего переходит на прямую, параллельную оси абсцисс.
Необходимо отметить, что наиболее заметно зольность муки снижается при отволаживании от 2,0 до 6,0 час, а при отволаживании свыше 6,0 час менее заметно.
Цвет муки изменяется по таким же закономерностям, что и зольность.
Источник
