Гідротермічна обробка зерна

У переробній галузі застосовують обробку зерна водою і теплом, харчова так називаємо гідротермічну обробку (ГТО) або кондиціонування.

Гідротермічна обробка зерна – збагачувальний прийом, що сприяє поліпшенню технологічних властивостей зерна і підвищенню використання його харчових ресурсів для продовольчих цілей. У результаті гідротермічної обробки поліпшуються:

– борошномельні якості зерна, тому що оболонки стають більш грузлими і еластичними, ніж ендосперм, що сприяє кращому їх відділенню;

– хлібопекарські властивості борошна унаслідок впливу тепла на білковий комплекс зволоженого зерна.

На сучасних борошномельних заводах для гідротермічної обробки застосовують апарати різних конструкцій. Апарати для гідротермічної і теплової обробки в залежності від призначення поділяються на три групи: для обробки зерна, злакових культур, круп’яних і компонентів комбікормів. До першої групи відносять підігрівачі і кондиціонери. На борошномельних підприємствах для підготовки зерна до помелу найбільше поширення одержали швидкісні кондиціонери. В них як теплоносія використовують пар.

За видом обробки зерна кондиціонування буває:

– «холодне» зерно воложать водою при температурі 15...20° Послідовність використання машин для обробки зерна: мийна машина, апарат для зволоження, бункер для відволожування;

– «гаряче» – зерно воложиться в повітряно-водяних кондиціонерах. Послідовність використання машин для обробки зерна: мийна машина, повітряно-водяний кондиціонер, апарат для зволоження, бункер для відволожування;

– швидкісне зерно воложиться в спеціальних апаратах швидкісного кондиціонування(АСК), у яких для обробки зерна використовується пар. Послідовність використання машин для обробки зерна швидкісний кондиціонер, бункер, мийна машина, апарат для зволоження, бункер для відволожування;

– поверхневе – при цьому способі кондиціонування виробляється закупорювання капілярів оболонки зерна, що приводить до ослаблення зв’язку ендосперму з оболонкою;

– вакуумне зерно підігрівають, воложать і підсушують під вакуумом.

Водяні і повітряні кондиціонери мають дуже маленьку продуктивність і великі енерговитрати, тому практично не використовуються. Основними вузлами повітряно-водяного кондиціонера продуктивністю 1, 25 і 2, 75 т/годину є:

– прийомне відділення, що рівномірно розподіляє зерно по всьому поперечному перерізі кондиціонера;

– верхнє двосекційне підігрівальне відділення, у якому зерно підігрівається до

температури 40..60°С в залежності від якості клейковини;

– сушильне відділення, у якому зерно підігрівається гарячим повітрям (70...80°С) і відділяється поверхнева волога;

– нижнє трисекційне нагрівальне відділення з радіаторами підігріву.

Повітря, поступаючи до відділення через радіатори, забезпечує підтримку температури зерна в межах 40...60°С. Основний процес кондиціонування зерна здійснюється в цьому відділенні;

–охолоджувальне відділення – зерно прохолоджується до температури 20°С свіжим повітрям.

Швидкісне кондиціонування проводять паром в апаратах типу АСК. Це перспективний вид ГТО, усе більше застосовуваний на заводах. У результаті швидкісного кондиціонування збільшується вихід борошна високих сортів і поліпшується якість сортового борошна.

Процес швидкісного кондиціонування складається з обробки зерна парою(при цьому воно одночасно нагрівається і воложиться), темперірования пшениці зі слабкою клейковиною в термоізольованому бункері, охолодження зерна водою в мийній машині, видалення зайвої поверхневої вологи з зернівок і відволожування зерна в бункерах. Ці етапи процесу швидкісного кондиціонування здійснюється поточно в зазначеній послідовності.

Після обробки в міжзерновому просторі залишається деяка кількість пари, тому після пропарювання зерно направляють у мийну машину самопливом, без підйому норією або пневмотранспортером. Для швидкісного кондиціонування використовують апарати АСК-5 і АСК-10, а для видалення поверхневої вологи – вологознімателі В-5 і В-10.

Апарат АСК. Безперервної дії шнекового типу, з автоматичною системою регулювання температури нагрівання зерна й автоматичною системою захисту від перевантаження. Він містить у собі нагрівальний і контрольний шнеки, станину з кожухом, контрольний патрубок, систему трубопроводів, випускний патрубок, конденсатоотводчики, пульт керування і сигналізації.

Обробка зерна в апараті швидкісного кондиціонування відбувається в такій послідовності (рис 22). Зерно з вологістю близько 14% надходить у нагрівальний 3, а потім у контрольний 12 шнеки, і переміщаючись піддається нагріванню і зволоженню на 2% паром, що подається форсунками 10. Температура зерна в нагревальному шнеці близько 30-40°С, у контрольному шнеку в залежності від заданого теплового режиму – 40-60°С. Надходячи в прийомний патрубок нагрівального шнека зерно давить на заслінку, відхиляє її і через ричажно-кулачковий механізм переключає контакти кінцевого вимикача 2, установленого на прийомному патрубку, підготовляючи ланцюг харчування головного електромагніта соленоїдного вентиля 19. У нагрівальному шнеку зерно в міру переміщення перемішується лопатками. З нагрівального шнека зерно по контрольному патрубку 11 повз вимірювальних перетворювачів 5 і 6 дистанційних термометрів надходить у контрольний шнек 12. Потім воно проходить у випускному патрубку повз вимірювальні перетворювачі15 і 16 дистанційних термометрів та вимірювального перетворювача регулятора температури 17 і відхиляє заслінку, що через ричажно-кулачковий механізм переключає контакти кінцевого вимикача 14, виключаючи головний електромагніт соленоїдного вентиля, у результаті чого пар розпилювачів форсунки подається в шнеки. З цього моменту починається обробка паром зерна, що проходить по шнеках.

Рис 22 – Технологічна схема апарата АСК:

1-прийомний патрубок; 2, 4, 13, 14-кінцеві вимикачі; 3-нагрівальний шнек; 5, 16-вимірювальні перетворювачі манометричних електроконтактних термометрів; 6, 15-вимірювані перетворювачі термометрів опору; 7-колектор конденсату; 8-конденсатор-відводчик, 9-колектор пара, 10-форсунка; 11-контрольний патрубок; 12-контрольнмй шнек; 17-ізмірювальний перетворювач автоматичного регулятора температури; 18-манометр; 19-вентиль з електромагнітним приводом; 20=регулюючий клапан з виконавчим механізмом; 21-випускний патрубок.

Одним із способів гідротермічної обробки з використанням тепла є так назване швидкісне кондиціонування (рис.23). Першою операцією є обробка зерна паром у так званих апаратах швидкісного кондиціонування (АСК). Обробка паром приводить як до нагрівання зерна, так і до його зволоження за рахунок конденсації пари. Додаткова теплова обробка зерна здійснюється при його короткочасному перебуванні в теплоізольованому бункері для темперирування. Потім підігріте зерно інтенсивне прохолоджується холодною водою в мийній машині, після чого надлишок води віддаляється у вологознимателі, що представляють собою шахтні сушілки, де зерно підсушують повітрям при температурі порядку 50°С, щоб уникнути пересушування оболонок.

Перед бункерами для відволожування може бути встановлений зволожувальний апарат, у якому воложать зерно у випадку зайвого знімання вологи у вологознімателі.

Рис. 23 – Технологічна схема швидкісного кондиціонування зерна:

1 - апарат АСК; 2 - теплообмінник; 3 - мийна машина; 4 - вологозниматель; 5, 9 - зволожуючі машини; 6 - бункер для відволожування; 7 - дозатор; 8 - змішувач; 10 - бункер для відволожування перед 1 ін. с.

Різкі зміни у вологості і температурі зерна при пропарюванні, охолодженні, підсушуванні приводять до появи внутрішніх напружень і зміцненню структури тендітної частини зерна — ендосперму. Тому наступне відволожування завершує внутрішні структурні перетворення порівняно швидко — протягом 2-3 годин. Саме така тривалість відволожування і рекомендується при швидкісному кондиціонуванні.

При проведенні швидкісного кондиціонування домагаються приблизно такої ж технологічної вологості зерна, як і при холодному кондиціонуванні, а тривалість відволожування практично мало залежить від виду пшениці і складає не більш 3 годин.

Додатковим параметром процесу є гранична температура нагрівання зерна, що не повинна перевищувати 40-60С

Питання по розділу

1. Опишіть основні схеми машин для видалення домішок, що відрізняються від зерен основної культури шириною та товщиною.

2. Опишіть основні схеми машин для видалення домішок, що відрізняються від зерен основної культури аеродинамічними властивостями.

3. Опишіть основні схеми машин для видалення домішок, що відрізняються від зерен основної культури довжиною.

4. Опишіть основні схеми машин для видалення домішок, що відрізняються від зерен основної культури совокупністю фізичних властивостей (густина, форма, станом поверхні і т.д.)

5. Опишіть принцип роботи оббоєчної машини.

6. Опишіть принцип роботи щіточної машини.

7. Охарактеризуйте способи обробки зерна водою.

8. Опишіть принцип роботи машини для мийки зерна.

9. Охарактеризуйте спосіб гідротермічної обробки зерна.