На нашем интернет портале море информации по пищевой
и перерабатывающей промышленности, АПК и пищевой тематике
» » Кондиционирование - решающий фактор эффективного использования зерна

Кондиционирование - решающий фактор эффективного использования зерна

обработка зернаНи один из разделов технологии производства муки не привлекает такого внимания специалистов во всем мире, как кондиционирование зерна. Оно призвано так изменить физическое состояние зерна, чтобы в процессе его размола свести к минимуму попадание частиц оболочек в муку и эндосперма в отруби. Поэтому кондиционирование одинаково важно как при механическом, так и пневматическом транспорте. В различных странах применяют разные способы кондиционирования — холодный, теплый, горячий, скоростной или с пропариванием, либо горячий с предварительным пропариванием. Другие способы — вакуумный кондиционирование зерна перегретой водой и с применением тепла инфракрасных лучей — не получили распространения на мельницах.

Различные концепции кондиционирования зерна

Вопросам кондиционирования зерна посвящены многие труды и исследования. В России значительный вклад в развитие данной, проблемы внесли Я. Н. Куприц, В. Я. Гиршсон, Н. П. Козьмина, В. Л. Кретович, А. В. Лыков, А. П. Гержой, В. Ф. Самочетов, П. Г. Демидов, П. П. Тарутин, С. Е. Мамбиш и другие.
За рубежом исследованиями кондиционирования зерна занимались Бейли, Свансон, Дансон, Бредберн (США), Кент-Джонс, Бервсте, Скотт, Локвуд (Англия), Пельсенке, Шефер, Клеве, Мос, П. Г. Демидов, П. П. Тарутин, С. Е. Мамбиш и др.
На основе изучения анатомии зерна, его физических и биохимических свойств был вскрыт механизм действия во времени воды и тепла, рекомендованы ориентировочные параметры кондиционирования пшеницы применительно к различным видам и типам ее.
Не столько на практике, сколько в литературных источниках по-разному трактуются вопросы кондиционирования зерна. Проф. В. Я. Гиршсон и проф. Я. Н. Куприц считают основной задачей кондиционирования — разрыхление эндосперма и усиление прочности оболочек. Г. А. Егоров, повторяя мнение указанных авторов, утверждает, что наиболее важным в технологическом смысле является разрыхление эндосперма и что практическое значение разрыхления эндосперма заключается не только в уменьшении прочности зерна. Другие авторы, полагая необходимым увлажнять оболочки, чтобы вода проникала в эндосперм, по существу, также считают основной задачей кондиционирования — разрыхление эндосперма.
Вряд ли может быть признано такое назначение кондиционирования отвечающим цели, так как оно не учитывает исходные структурно-механические свойства зерна и требуемое качество продукции (муки, крупы).
Попытаемся разобраться в этом вопросе на основе материалов, полученных нами и другими авторами в результате экспериментальных исследований.

Эффективность различных способов кондиционирования зерна

Высказывания упомянутых ученых базировались главным образом на лабораторных исследованиях, без учета многообразных взаимосвязанных факторов, наиболее полно проявляющихся в производственных условиях.
Что касается выбора оптимальных режимов кондиционирования на мельницах с пневматическим транспортом, то этот вопрос не изучался ни в лабораторных, ни в производственных условиях.
На московской мельнице «Новая победа», оснащенной вначале механическим, а затем пневматическим транспортом, нами проводились исследования с целью установления эффективности различных способов и приемов кондиционирования пшеницы и изучения происходящих при этом физических и биохимических изменений.
Нами ставились опыты с озимой краснозерной пшеницей IV типа, выращенной в Херсонской, Ростовской, Сумской и Кировоградской областях, общей стекловидностыо 41—52% и исходной влажностью 11,5— 13,9 %.
Было установлено, что в отличие от приемов, распространенных на мельницах (основное увлажнение зерна—до 15,5%, отволаживание—14—16 час., дополнительное увлажнение перед помолом— на 0,2-— 0,3% и отволаживаиие — 30—35 мин.), при основном кондиционировании мягких пшениц IV типа указанной стекловидности технологически целесообразно доводить влажность зерна до 15,0—15,5%, и уменьшать продолжительность отволаживания его до 8—12 час.; при повторном же кондиционировании зерно перед подачей на I крупочную систему следует увлажнять на 0,8—1,2% и после этого отволаживать 40—60 мин.
Такой прием дает высокий эффект, особенно в тех случаях, когда исходная влажность зерна не превышает 13,5%. При этом вода проникает главным образом в оболочки, а не в эндосперм, в связи с чем он почти сохраняет свои исходные свойства. Повторное кондиционирование перед помолом с добавлением до 1 % воды приводит к дальнейшему повышению прочности оболочек, сопротивляемость которых разрушающим усилиям при измельчении возрастает. В то же время эндосперм интенсивно измельчается, образуя продукт, хорошо просеиваемый на мучных и дунстовых ситах рассевов.
Кондиционируя таким образом пшеницу IV типа второй группы стекловидности, в крупочном процессе отбирают больше крупок и дунста, эффективнее их шлифуют, измельчают и отделяют краевые части эндосперма от оболочек.
В наших опытах суммарный выход крупок и дунста достигал 72% и зольность — 0,91%; выход муки высшего сорта был равен 9,3%, зольность — 0,42%; первого сорта соответственно — 51,1 и 0,63%; второго сорта— 18,5 и 1,15%; отрубей— 18,8 и 5,34%. При кондиционировании, осуществляемом в соответствии с Правилами организации и ведения технологического процесса на мельницах, выход крупок и дунста составлял около 70% и зольность — 1,08%, выход муки высшего сорта был равен 8,7%' зольность — 0,45%; первого сорта — соответственно 48,4 и 0,65%; второго сорта—20,1 и-1,17%; отрубей—18,3 и 5,19%. Общий выход муки в первом случае составлял 80,5%, а средневзвешенная зольность 0.7% й во втором — 79 и 0,74Последует отметить, что зерно восточных районов 1 и II групп стекловидности требует применения таких же режимов кондиционирования, как и зерно южных районов. Что касается пшениц III группы стекловидности (особенно в пределах 18—30%), отличающихся от южных более рыхлым строением эндосперма и большей гигроскопичностью всех частей зерна, то при начальной влажности свыше 14% его нужно кондиционировать только перед подачей на I крупочную систему.
При влажности 13—13,5% хорошие технологические результаты достигаются, если зерно подвергать непродолжительному основному кондиционированию и кратковременному — перед помолом. Если же влажность ниже 13% и качество зерна не ухудшилось при сушке, то его можно обрабатывать в моечных машинах. Направление в помол зерна стекловидностью 20-*-30% и влажностью свыше 14,5%, а также стекловидностью 30—40% и влажностью свыше 15,5% резко ухудшает условия образования крупок, уменьшает севкость сит и затрудняет отделение оставшегося эндосперм а вот частиц оболочек. В то же время повышается энергоемкость процесса и снижается уровень использования производственной мощности предприятия.
При экспериментальных исследованиях эффективности различных способов кондиционирования на мельнице, оборудованной пневматическим транспортом, перерабатывалось зерно пшеницы I типа Оренбургской области стекловидностью 30—32% и влажностью 13,6—14,3%, а также IV типа Ставропольского края стекловидностью 48,6% и влажностью 12,4—13,0%.
Изучался комплекс показателей — мукомольных, биохимических и энергетических — наиболее полно характеризующих технологический эффект кондиционирования.
В опытах применяли пять вариантов кондиционирования:
  • обработка зерна в моечной машине водой температурой 18— 20° (холодное кондиционирование);
  • обработка зерна в моечной машине водой температурой 35—' 40° (теплое кондиционирование);
  • увлажнение зерна в водоструйной машине при температуре воды 18—20° (холодное кондиционирование);
  • увлажнение зерна в водоструйной машине при температуре воды 38—45° (теплое кондиционирование);
  • обработка зерна в моечной машине- водой температурой 18— 20° и в воздушно-водяном кондиционере (горячее кондиционирование).
Во всех вариантах предусматривалось основное отволаживание, дополнительное увлажнение зерна в водораспыливающей машине и кратковременное отволаживание его перед подачей на I крупочную систему.
Очистку и кондиционирование зерна каждого типа проводили раздельно. Помольную смесь из пшениц IV типа — 70% и I типа — 30% составляли после пребывания ее в закромах для основного отволаживания.
Во время опытов при устойчивой производительности мельницы (150—152 т/сутки) сохраняли без изменений помол и режим измельчения.
Критериями для оценки изменений технологических свойств зерна при различных способах кондиционирования служили: влажность, температура, содержание белков, сырой клейковины, общее количество сахаров, сахарообразующая способность, зольность и стекловидиость зерна до и после кондиционирования; при помоле зерна — выход и зольность крупок, дунста и муки, полученных в крупочном процессе, выход муки высоких сортов и общий выход муки, зольность ее, содержание белков, сырой клейковины, общее количество сахаров, цвет и крупность. Помимо количества сырой клейковины, определяли такие показатели, как газообразующая способность теста, его физические свойства, объемный выход, расплываемость и пористость хлеба.
Преимущество того или иного способа кондиционирования выявляли также по показателю расхода энергии на выработку 1 г продукции.
В результате наших исследований установлены физико-механические изменения свойств зерна, происходящие в процессе кондиционирования.
При увлажнении холодной водой температурой 18—20° как в моечной, так и в водоструйной машинах (варианты I и III) температура зерна почти не изменяется. После основного отволаживания она повышается лишь на 2—3°. При использовании теплой воды температура зерновой массы повышается сразу же после увлажнения, причем более заметно это в моечной машине, на 10,5° (в водоструйной машине всего лишь на 1,7°). При обработке зерна I и IV типов теплой водой температура после его отволаживания поднимается на 1—3,5°, т. е. в тех же пределах, что и при обработке зерна холодной водой.
В процессе кондиционирования не происходит существенного повышения температуры зерновой массы после основного отволаживания в закромах. То же отмечается при дополнительном увлажнение зерна до подачи его на I крупочную систему, независимо от способа кондиционирования и использования холодной или теплой воды.
Увеличение количества влаги в зерне, обрабатываемом в моечной и водоструйных машинах, составляет 2,1—3,5%; после отволаживания достигается более равномерная влажность зерна.
Обработка зерна теплой водой оказывает существенное влияние на его структурно-механические свойства: нарушается целостность тканей после увлажнения, особенно в моечной машине, на поверхности зерен образуются трещины и заметны следы разрывов плодовой оболочки. Это становится еще более заметным после отволаживания, о чем свидетельствует появление ясно выраженных выступов надорванных оболочек.
Технологические и биохимические изменения свойств зерна при разных способах кондиционирования показывают, что на мельницах, оснащенных как механическим, так и пневматическим транспортом, горячий способ кондиционирования и обработка мягкой пшеницы (особенно со слабой клейковиной) теплой водой (теплое кондиционирование) имеют значительные преимущества перед холодным.
При переработке пшеницы I и IV типов:
  • выход муки высоких сортов увеличивается на 1,0—1,5%, а общий выход — на 0,8—0,9%;
  • зольность муки, особенно второго сорта, снижается, причем белизна муки всех сортов улучшается;
  • зольность отрубей повышается в среднем на 0,22%, а содержание крахмала уменьшается на 0,8—1,0%, что свидетельствует об эффективном вымоле оболочек;
  • в содержании белков в муке не обнаруживается резких отклонений при различных способах (вариантах) кондиционирования зерна; в муке высшего сорта они составляют 0,05—0,34%, первого сорта — 0,05—0,44 % и второго сорта — 0,80—0,99%;
  • в содержании сырой клейковины в муке одноименных сортов при различных вариантах кондиционирования не отмечается резких расхождений, а встречающиеся расхождения объясняются главным образом исходным количеством клейковины в зерне и выходом муки;
  • в одних и тех же сортах муки из зерна, кондиционированного с применением различных вариантов, и в содержании сахаров нет заметных отклонений (в муке высшего сорта — 0,05—0,09%, первого сорта — 0,08—0,10% и второго сорта — 0,12—0,27%);
  • при горячем кондиционировании несколько снижается активность амилолитических ферментов муки; сахарообразующая способность муки из зерна, обработанного холодной водой, повышается не намного (227—318 мг мальтозы на 10 г сухого вещества) но сравнению с мукой из зерна, промытого теплой водой (221 — 307 мг), а также из зерна, кондиционированного горячим способом (215—287 мг);
  • газообразующая способность теста при горячем кондиционировании незначительно повышается, в остальных вариантах заметных отклонений не отмечается;
  • клейковина муки всех сортов из зерна, обработанного холодной водой в моечной машине, характеризуется наибольшей растяжимостью, которая уменьшается при обработке зерна теплой водой в моечной машине, а также теплой-и холодной водой в водоструйной машине; при горячем же кондиционировании клейковина становится более упругой, чем при холодном;
  • тенденция к повышению упругости теста и к уменьшению его растяжимости проявляется особенно заметно при горячем кондиционировании; в других вариантах не отмечается существенных изменений физических свойств теста;
  • при обработке зерна теплой водой, а также горячем кондиционировании несколько увеличивается объем хлеба; вместе с тем усиливается его расплываемость в сравнении с расплываемостью при холодном кондиционировании;
  • расход энергии на выработку 1 т муки из зерна, прошедшего горячее кондиционирование, а также обработанного теплой водой, приблизительно на 8—12% меньше, чем при обработке зерна I и IV типов стекловидностью 40—60% холодной водой в моечной и водоструйной машинах.
Хорошо вымалываемое зерно пшеницы с нормальным белковым комплексом не требует горячего кондиционирования; при теплом и даже холодном кондиционировании достигаются оптимальные показатели технологического процесса.
При правильно выбранных параметрах кондиционирования пшениц, независимо от вида применяемого транспорта (пневматического или механического), улучшаются механические свойства зерна; усиливается прочность оболочек, а эндосперм практически остается в исходном состоянии.
Наряду с кондиционированием пшениц 4 и IV типов, нами исследовалась возможность кондиционирования зерна III типа с обработкой его холодной водой в моечной машине. Постановка такого исследования имела принципиальное значение, поскольку до недавнего времени утверждали, что этого нельзя делать и что превышение1 влажности на I крупочной системе сверх 14,5% недопустимо.
Опыты проводились с большой (несколько тысяч тонн) партией пшеницы III типа стекловидностью 46%, влажностью 13,3% и зольностью 1,82%.
После мойки с последующим отволаживанием в течение 4— 6 час., а также дополнительного увлажнения (на 0,5%) и кратковременного отволаживания (до 30 мин.) зерно на I  крупочную систему поступало влажностью 15,3—15,5%; в результате помола достигались сравнительно высокие показатели использования зерна.
В крупочном процессе суммарный выход крупок и дунста составил 62% (средневзвешенная зольность 1,04%.), в том числе 21% крупной крупки (зольность 1,54%.), 8% средней крупки (зольность 0,9%), 19% мелкой крупки (зольность 0,8%) и 11,5% дунста (зольность 0,69%); количество мелкой крупки второго качества составило 2,5% (зольность 2,2%), а выход муки—14—17% (зольность ,71-0,73%).
Общий выход муки был равен 80,1% (зольность 0,9%) и муки высоких сортов —54,2%., в том числе высшего сорта 11,4% (зольность 0,58%, цвет — ноль единиц) и первого сорта — 42,8% (зольность 0,74%, цвет — 7 единиц); зольность муки второго сорта была 1,3% и цвет —51 единица! Несколько повышенная зольность муки высшего и второго сортов объяснялась исключительно высокой зольностью эндосперма (0,48—0,52%). Об этом убедительно свидетельствовала белизна муки, определенная по показаниям цветомера.
Теперь не вызывает сомнения, что пшеницу III типа исходной влажностью 12—13% можно обрабатывать в моечных машинах, особенно на мельницах, оснащенных пневматическим транспортом.
Говоря о скоростном кондиционировании:, следует отметить, что этот способ был разработан и предложен фирмой «Саймон» (Англия). В России, где его всесторонне исследовали П. П. Тарутин и его сотрудники, он получил значительно более широкое распространение, чем на мельницах Западной Европы, уже не говоря о мельницах США. Время, требуемое на отволаживание при скоростном кондиционировании, почти в 2—4 раза меньше, чем при горячем, и в 4—8 раз, чем при холодном кондиционировании.
Заслуживает внимания опыт применения на Новомосковском мелькомбинате горячего кондиционирования с предварительным пропариванием. Этот опыт заключается в последовательной обработке зерна в моечной машине, пропаривателе и кондиционере, после чего его отволаживают в течение 3—4 час.
Последние два способа безусловно эффективны в отношении зерна пшеницы со слабым белковым комплексом и менее полезны или совершенно непригодны для зерна твердой пшеницы.
Следует подчеркнуть, что горячее кондиционирование, особенно с предварительным пропариванием, нельзя применять и для мягких пшениц в зонах и периодах повышенных температур. При этих условиях активизируется довольно энергичный протеолитический фермент Becmesenterias, вызывающий появление в муке картофельной болезни: в выпеченном из такой муки хлебе образуется мякиш со слизистыми, очень тонкими, паутинообразными нитями, делающими его тягучим.
На некоторых мельницах ФРГ, Швейцарии и других стран в пятидесятых годах появилось вакуумное кондиционирование, представляющее собой обработку зерна в моечной машине и вакуумном кондиционере с последующим отволаживанием (для твердой пшеницы 6—10 час., а мучнистой —4—5 час.). Однако этот способ, несмотря на его очевидные технологические преимущества, не получил широкого распространения из-за высокой стоимости оборудования и сложности его в эксплуатации.
В стадии лабораторных и полупроизводственных исследований находятся и другие способы кондиционирования зерна: перегретой (150°С) водой, теплом инфракрасных лучей, ультразвуковыми волнами, токами высокой частоты, при низких температурах, у с использованием электрогидравлического эффекта, поверхностное кондиционирование. Но ни один из этих способов пока не нашел распространения как на зарубежных, так и на советских мельницах.
Поиски более эффективных способов кондиционирования не прекращаются.
Инженер А. А. Кочетова под руководством П. Г. Демидова и И.Т. Мерко выполнила в Одесском технологическом институте им. М. В. Ломоносова лабораторные исследования, в результате которых она пришла к выводу о целесообразности применения трех комбинированных способов для зерна пшеницы с учетом их химико-механических свойств. Первый способ включает комплексное использование вакуумного или скоростного кондиционирования с применением ультразвука в процессе мойки и с последующим шелушением зерна; второй—сочетание темперирования зерна с озвучиванием в процессе мойки и третий способ — озвучивание зерна при мойке.
Наиболее эффективным из рассмотренных способов окажется тот, который обеспечит повышение прочности оболочек, обусловливающей их максимальную сопротивляемость механическим воздействиям при измельчении и ослаблении связи частиц эндосперма в зоне, пограничной с алейроновым слоем, в целях получения в итоге большего выхода муки высокого качества.
Установлено, что зерно всех пшениц нуждается в повышении прочности оболочек, но не для всех пшениц требуется понижать прочность эндосперма и доводить его в процессе кондиционирования до рыхлой консистенции, тем более, что это не всегда вызывается требованиями, предъявляемыми к крупности муки. Например, качество макаронной крупки и полукрупки характеризуется минимальным содержанием тонкой муки, а хлебопекарной муки — максимальной ее дисперсностью. В обоих случаях это считается положительным фактором.
При сортовых помолах пшеницы, особенно когда вырабатывают продукцию (крупки) для макаронных изделий, добиваются извлечения в крупочном процессе максимального количества крупной и средней крупок и меньше мелкой крупки, дунста и муки, так как в результате последующих обогащения и размола легче получить продукцию лучшего качества.
Если эндосперм отличается не рыхлой консистенцией, а достаточно плотной, то при оптимальных режимах работы крупочных систем постепенно и последовательно можно извлекать наибольшее количество добротных крупок при минимальном образовании муки.
Изменение структурно-механических свойств зерна в конкретных метеорологических условиях находится в зависимости от интенсивности проникания в него влаги, скорости миграции последней, гигроскопичности зерна и продолжительности его отволаживания.
При кондиционировании твердой пшеницы, не смешиваемой с мягкой, стремятся к тому, чтобы влага, проникнув в оболочки, придавала им максимальную эластичность и незначительно сказывалась на состоянии эндосперма. Если же твердая пшеница предназначена для использования в качестве компонента в смеси с мягкой, то при раздельном кондиционировании ее, наряду с усилением прочности оболочек зерна, несколько ослабляют прочность эндосперма. Это необходимо хотя бы для приблизительного выравнивания прочности эндосперма зерна твердой и мягкой низкостекловидных пшениц.
Исследования подтвердили, что при кондиционировании зерна пшеницы, являющегося сложным капиллярно-пористым телом, уменьшается прочность соединения оболочек с эндоспермом и достигается фаза «предразрушения» в результате возникновения релаксации.
Локальную и интегральную водопроводимость зерна предопределяет как диффузионная, так и капиллярная проводимость, которая обусловлена коллоидным строением и структурой частей зерна. Направленное изменение мукомольных и хлебопекарных свойств пшеницы, достигаемое при кондиционировании, является одним из решающих факторов, способствующих улучшению технологии производства муки. 
Таким образом, можно утверждать, что технологическое назначение кондиционирования зерна не разрыхлять искусственно эндосперм, а создавать наибольшую прочность оболочек и максимально ослаблять связь между оболочками и краевым слоем эндосперма.
    • Нагнетатель опары И8-ХАК
      Нагнетатель опары И8-ХАК
      20-08-2017
      Нагнетателе опары И8-ХАК с приводом предназначен для подачи опары или головки в бункер И8-ХАБ из опарной тесто- месильной машины Х26А.
  • Похожие материалы