ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ГРЕЧНЕВОЙ КРУПЫ

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Крупа в пищевом рационе человека составляет от 8 до 13 % общего потребления зерновых. На крупяных заводах перерабатывают различные виды крупяных культур. Рис, просо, гречиху называют обычно собственно крупяными культурами, так как основную массу зерна этих культур используют для производства крупы. Кроме того, крупу и крупяные продукты изготавливают из семян овса, ячменя, пшеницы, кукурузы, зрелого гороха и др. Ассортимент крупяной продукции достаточно широк – это крупа из целого и дробленого ядра, хлопья и др.

В России наиболее широкой популярностью пользуется гречневая крупа – ядрица и продел. Ядрица представляет собой  целое или слегка надколотое ядро, не проходящее через сито с отверстиями размером 1,6×20 мм. Продел – колотое (дробленое) ядро, проходящее через сито 1,6×20 мм и не проходящие через сито № 08. Кроме обычных ядрицы и продела чаще вырабатывают ядрицу и продел быстроразваривающиеся из зерна, подвергнутого гидротермической обработке. Ядрица выпускается трех сортов: первого, второго и третьего; продел на сорта не делится.

В среднем гречневая крупа содержит 12,6 % белков, 2,6 % жиров, 68 % углеводов. По содержанию и соотношению аминокислот белки гречневой крупы полноценнее белков ряда других злаков. Липотропные свойства гречневой крупы и муки давно используются в диетотерапии заболеваний печени, сердечно-сосудистой системы и как общеукрепляющие средство. В современных условиях важным преимуществом гречишного поля считается то, что практически его не надо обрабатывать ядохимикатами, в отличие от других зерновых культур. Поэтому есть основания относить гречневую крупу к экологически чистым продуктам.

Зерно гречихи покрыто сравнительно толстыми плодовыми оболочками. Своеобразная трехгранная форма зерна и соответственно ядра, а также оригинальное расположение крупного (массовая доля до 15 %) зародыша внутри ядра вызывает повышенную хрупкость последнего.

Особенность производства и потребления готовой продукции. Для крупяного производства очень важным свойством зерна является прочность связи наружных пленок (оболочек) и ядра. У зерна четырех крупяных культур: риса, проса, овса и гречихи наружные пленки охватывают ядро, но не срослись с ним. У четырех других культур: ячменя, гороха, пшеницы и кукурузы пленки прочно срослись с ядром по всей его поверхности. Прочность связи оболочек с ядром определяет в значительной мере способы переработки зерна в различные крупяные продукты. Прочность и хрупкость ядра определяют не только методы переработки, но и ассортимент круп (недробленая, дробленая, шлифованная и др.).

Процесс очистки зерна от примесей  на крупяных заводах практически основан на тех же принципах, что и в мукомольном производстве. Однако рабочие органы зерноочистительных машин имеют различные установочные и кинематические параметры, наиболее подходящие для того или иного зерна.

В частности, 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, например шаровидную или цилиндрическую, через отверстия этих сит не проходят. Обычно гречиху в процессе очистки предварительно калибруют по размеру на две – три фракции на ситах с круглыми отверстиями, а затем каждая фракция отдельно подается на сита с треугольными отверстиями.

Гидротермическую обработку зерна крупяных  культур проводят для улучшения технологических свойств зерна: повышение хрупкости оболочек и снижение хрупкости ядра. Кроме того, в результате гидротермической обработки зерна улучшаются потребительские свойства крупы, сокращается продолжительность ее варки, консистенция каши становится более рассыпчатой; повышается стойкость крупы при хранении из-за инактивации ферментов, которые способствуют порче крупы.

При переработке гречихи гидротермическая обработка состоит из следующих основных операций: пропаривание, сушка и охлаждение. Особенность  пропаривания  гречихи состоит в высокой температуре (свыше 100 °С) нагрева зерна острым паром при избыточном давлении. В результате нагревания и увлажнения ядро зерна пластифицируется, становится менее хрупким, меньше дробится при шелушении. Пластификация ядра связана также с некоторыми химическими преобразованиями. При пропаривании происходит клейстеризации части крахмала, образование небольшого количества декстринов, обладающих клеящими свойствами.

Сушка зерна после пропаривания приводит к обезвоживанию в основном наружной оболочки, которая, теряя влагу, становится более хрупкой и легче раскалывается при шелушении. Кроме того, возникающие в процессе пропаривания и сушки деформационные изменения в составных частях зерна приводят к отслаиванию оболочек.

Охлаждение после сушки дополнительно снижает влажность зерна, холодные оболочки более хрупки. В то же время необходимо исключить излишнюю сушку зерна, которая может привести к обезвоживанию ядра и повышению его хрупкости.

Калибрование зерна предназначено для разделения зерна по размерам на фракции. Из калиброванного зерна можно более тщательно выделить примеси. Для близких по размерам зерен можно более точно подобрать рабочий зазор  в шелушильных машинах, что повысит эффективность шелушения. При производстве гречневой крупы калибрование зерна перед шелушением необходимо для крупоотделения, т. е. разделения нешелушенных и шелушенных зерен.

Особенностью технологической схемы переработки гречихи является раздельное шелушение и сортирование продуктов шелушения каждой фракции.

Шелушение зерна – процесс отделения наружных оболочек (пленок) с поверхности ядра. Выбор способов шелушения зависит от строения зерна, прочности связи оболочек и ядра, прочности ядра, а также ассортимент вырабатываемой продукции. Основным продуктом при переработке гречихи является крупа из целого ядра, поэтому при шелушении стремятся избежать чрезмерного его дробления. Наиболее успешно это достигается, если основным способом воздействия рабочих органов шелушильной машины на зерно является сочетание сжатия и сдвига.

В такой машине зерно сжимается между двумя поверхностями, расстояние между которыми несколько меньше размера целого зерна, но больше размера ядра. При работе машины происходит сжатие и раскалывание оболочек, а вследствие относительного движения поверхностей их сдвиг и отделение от ядра. Естественно, такое воздействие на зерно целесообразно в тех случаях, когда оболочки зерна не срослись с ядром.

Сортирование продуктов шелушения заключается в разделении смеси различных частиц, полученных при шелушении зерна. С некоторой долей условности эту смесь можно разделить на пять фракций: основная фракция – шелушенное зерно (ядро); вторая фракция – нешелушеное зерно; третья фракция – лузга, т. е. отделившиеся в процессе шелушения оболочки и пленки; четвертая фракция – дробленое ядро определенных размеров; пятая фракция – мучка, т.е. смесь мелких частиц ядер и оболочек.

Крупоотделением называется разделение шелушенных и нешелушенных зерен. Данный процесс может применяться при переработке только тех культур, у зерна которых наружные оболочки (пленки), удаляемые при шелушении, не срослись с ядром, а именно: риса, овса, гречихи и проса. В этом случае в продуктах шелушения будут присутствовать только полностью шелушенные и нешелушенные зерна, что позволяет теоретически и практически произвести их разделения.

Чем больше различия зерен и ядер, тем эффективнее по этому признаку можно их разделить. У большинства культур такое различие невелико, лишь у гречихи оно довольно существенно, причем в наибольшей степени в диаметре описанной окружности. Величина этого различия, как правило, не менее 0,5 мм.

Если бы все зерна имели одинаковые размеры, то смесь шелушенных и нешелушенных зерен могла быть разделена достаточно просто. Но в реальном зерне размеры отдельных зерен колеблются от 3 до 5 мм. Чтобы крупоотделение стало возможным, необходимо резко снизить разницу в размерах самих нешелушенных зерен, выполнив операцию калибрования.

Нормы выхода готовой продукции при переработке пропаренной гречихи составляют: крупа ядрица 62 %, крупа продел 5 %.

Стадии технологического процесса. Производство гречневой крупы состоит из следующих стадий и основных операций:

– очистка зерна от примесей;

– гидротермическая обработка зерна (пропаривание, сушка и охлаждение);

– калибрование и шелушение зерна;

– сортирование продуктов шелушения, крупоотделение и контроль крупы;

– упаковывание крупы в потребительскую и торговую тару.

Характеристика комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для очистки зерна от примесей, в состав которого входят весы, воздушно-ситовые сепараторы, камнеотделители и магнитные сепараторы, рассевы, аспиратор и триер – овсюгоотборник. Второй комплекс оборудования предназначен для гидротермической обработки зерна и включает пропариватель, сушку и охладитель зерна.

Ведущий комплекс оборудования для получения крупы содержит группу рассевов для калибрования зерна, вальцедековые шелушильные станки, рассевы для разделения продуктов шелушения и аспираторы. В состав завершающего комплекса оборудования входят рассевы, аспираторы, падди – машины для контроля ядрицы и продела, фасовочные машины для упаковывания этих продуктов в пакеты, а пакеты – в короба.

На рис. 2.2 показана машинно-аппаратурная схема линии производства гречневой крупы.

Устройство и принцип действия линии. Исходное сырье из производственных бункеров 1 взвешивают на автоматических весах 2 и подают в воздушно-ситовые сепараторы 3 для отделения крупных, мелких и легких примесей, а также в камнеотделитель 4 для отбора минеральных примесей.

Для очистки зерна гречихи от трудноотделимых примесей, представляющих собой семена сорных растений, используется система крупяных рассевов 5. Преимущественно применяется схема ситового сепарирования с использованием сит с круглыми, продолговатыми и треугольными отверстиями в сочетании с фракционированием, чтобы достаточно полно выделять основную массу примесей. Принципиальная направленность схемы заключается во фракционировании зерна на ситах с круглыми отверстиями с последующим просеиванием фракций на ситах с продолговатыми и треугольными отверстиями, размеры которых подбирают исходя из крупности зерна. Так, для мелкой фракции, полученной проходом сит с круглыми отверстиями Æ 4…4,2 мм, применяют сита с продолговатыми отверстиями размером 2,2…2,4´20 мм и сита с треугольными отверстиями размером 5…6 мм. Для крупной фракции, полученной сходом с указанного сита, применяют сита с отверстиями размером соответственно 2,4…2,6´20 мм и 7…8 мм. На ситах с продолговатыми отверстиями высеиваются такие примеси, как мелкие зерна пшеницы, ячменя, овса, на ситах с треугольными отверстиями – дикая редька, вика и т.п.

 

Легкие примеси отделяют в аспираторе 6, а оставшиеся длинные примеси – в триерах – овсюгоотборниках 7 с размерами ячеек 6…7 мм и накапливают очищенное зерно в бункерах 8, расположенных над пропаривателем.

Пропариватель периодического действия 9 предназначен для обработки зерна при высоком давлении пара. Пропариватель представляет собой сосуд вместимостью 1 м³, в который подачу зерна и пара повторяют в строгой последовательности по заранее заданному циклу. Гречиху пропаривают при давлении пара 0,25…0,30 МПа в течение 5 минут. После пропаривания влажность зерна составляет 18…19 %.

Для сушки пропаренного зерна используют вертикальную паровую сушилку контактного типа 10, в которой нагревание зерна происходит посредством его контакта с паровыми трубами. Сушка проводится до влажности зерна 12,5…13,5 %, после чего его охлаждают в охладительной колонке 11 при температуре не выше 6…8 ºС.

Перед шелушением гречиха делится на 3…6 фракций крупности. Последняя цифра относится к крупным промышленным предприятиям, первая – к агрегатам и предприятиям малой мощности. Чаще всего для калибрования зерна применяют крупяные рассевы 12, причем технологическая схема калибрования зерна предусматривает многократный пропуск (особенно крупных) фракций через рассевы. На эту операцию выделяется половина всей просеивающей поверхности крупозавода, что свидетельствует о ее важном значении.

Разделение на фракции должно происходить с высокой точностью, заключающейся в том, чтобы при высеивании зерна какой-либо фракции в ней оставалось как можно меньше более мелких (не свыше 2,5 %) зерен. При делении зерна на 6 фракций обычно используют следующий набор сит с круглыми отверстиями Ø 4,5…4,2…4,0…3,8…3,6…3,3 мм. Сходом с 1-го сита получают 1-ю фракцию зерна, проходом первого и второго сита – 2-ю фракцию и т.д. Разница в размерах нешелушенных зерен во фракциях не превышает 0,2…0,3 мм.

Наряду с указанными выше ситами в рассевах устанавливают сита с треугольными отверстиями, размер которых подбирают в зависимости от крупности фракций. Сходом с этих сит дополнительно отделяют трудноотделимые примеси.

От эффективности системы калибрования зависит содержание нешелушенных зерен, а также некоторых примесей в готовой крупе.

Шелушение зерна гречихи производится в вальцедековых станках 13, вальцы и деки которых покрыты абразивным материалом. В связи с высокой хрупкостью ядра зерно шелушат очень осторожно при сравнительно низкой эффективности шелушения.

Гидротермическая обработка позволяет более интенсивно шелушить зерно, при этом в продуктах шелушения содержание дробленого ядра с 2,5…3,5 % снижается до 1,5…2,5 %.

Невысокая эффективность шелушения зерна обеспечивает сравнительно малую дробимость ядра. В то же время при такой эффективности шелушения существенно возрастает оборот продукта в системе шелушения. Это не столь существенно для мелких фракций, так как количество зерна в них, как правило, не превышает нескольких процентов.

Сортирование продуктов шелушения производят в крупяных рассевах, в которых разделяют нешелушенные зерна, ядрицу, продел с мучкой. Нешелушенные зерна, полученные сходом с сит, размер отверстий которых на 0,2…0,3 мм меньше размеров отверстий сит, сходом с которых получена данная фракция, после отделения из них лузги в аспираторах возвращают на повторное шелушение в тех же вальцедековых станках. Направлять нешелушенные зерна в вальцедековые станки других фракций нельзя.

Сходом с сит с отверстиями размером 1,7 (1,6)×20 мм получают ядрицу с небольшим количеством лузги. Эти продукты с систем переработки всех фракций объединяются и направляются на контроль ядрицы. Проходы этих сит представляют собой смесь продела, мучки и лузги, которая со всех систем объединяется, и направляются на контроль продела.

Контроль крупы осуществляют в рассевах 16, где на ситах с круглыми и треугольными отверстиями выделяют дополнительно примеси, а на ситах с отверстиями размером 1,6×2,0 мм — продел и мучку, направляемые на контроль продела. Ядрицу получают сходом с сита с отверстиями 1,6×20 мм. После провеивания крупы в аспираторах 17 с целью дополнительного выделения примесей ядрицу пропускают через падди-машину 18, а затем через магнитный сепаратор 19.

Готовую крупу ядрицу после взвешивания на весах 20 загружают в силосы 21. Из них обеспечивают отпуск крупы в фасовочные машины 22 для упаковки в пакеты. Пакеты с крупой укладывают в ящики на машине 23 и передают на склад.

Для контроля и упаковывания продела применяется преимущественно аналогичное оборудование (на схеме не показано). При контроле продела сходом с сита с отверстиями размером 1,6×20 мм выделяют ядрицу, направляемую на контроль ядрицы, проходом сита № 08 – мучку, сходом – продел. Продел просеивают для отделения лузги, но, так как крупные части лузги и мелкие частицы продела имеют близкие аэродинамические свойства, для более эффективного выделение пленок продел предварительно делят на две фракции обычно на ситах № 1,4 и каждую фракцию провеивают раздельно, после чего их объединяют в один продукт. В проделе могут быть шелушенные семена дикой редьки, имеющие шаровидную форму. Их выделяют на ситах.

Выделенная при провеивании нешелушенных зерен, а также полученная с контроля ядрицы и продела лузга в свою очередь контролируется в просеивающих и провеивающих машинах.