способ помола семян амаранта

Формула изобретения

Способ помола семян амаранта, предусматривающий очистку, увлажнение, отволаживание семян, пропуск семян между гладкими вальцами для обеспечения плющения ядра, разрыва оболочек семян и зародыша с нарушением связи между ними и между зародышем и ядром, а также частичного выкрашивания зародыша, последовательный пропуск полученного продукта между вращающимися с различными скоростями шероховатыми вальцами установленных последовательно вальцовых систем для обеспечения на каждой из них одновременного плющения ядра, шелушения оболочек и размола зародыша с отделением его от ядра, сортировку на установленных после каждой вальцевой системы ситах с выделением на всех этапах сортировки крупки зародышевой и смеси зародышевой и отрубянистой мучки и на последнем этапе - хлопьев эндосперма, из которых путем размола получают муку, а смесь зародышевой и отрубянистой мучки разделяют на ситах с получением готовых продуктов - мучки зародышевой и мучки отрубянистой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности - конкретнее к способам помола семян амаранта с получением из них муки, хлопьев, крупки зародышевой и мучки зародышевой и отрубянистой для хлебопекарной и кондитерской промышленности, и других видов производств.

При любом процессе помола зерна и семян различных культур решается задача разделения зерновки на анатомические части по одной или нескольким границам разделения с большей или меньшей четкостью для дальнейшего их целевого использования.

Семена амаранта (ширица) представляют собой зерновку округленной формы, анатомическими частями которой являются практически круглое ядро-перидерм (эндосперм), охватываемое зародышем подковообразной формы, и оболочки.

В патентной литературе способов переработки семян амаранта с глубоким разделением его на анатомические части нами не обнаружено.

Из технической литературы известно выделение из семян амаранта фракций, состоящих в основном из оболочек и зародыша, путем измельчения семян амаранта и последующего разделения измельченной массы на перидермовую (эндоспермовую) и обогащенную маслом фракции. (В.В.Ключкин. Основные направления переработки и использование пищевых продуктов из люпина и амаранта - Журнал “Хранение и переработка сельхозсырья” - 1997. - №9. - С.31).

В статье указывается, что разделение происходит на типовом мельничном оборудовании с просеиванием. После экстракции масла полученный шрот может быть переработан в обезжиренную амарантовую муку, используемую как источник протеина и крахмала.

Данных по технологии производства муки в источнике не содержится.

Известен способ производства хлебопекарной муки из пшеницы, включающий подготовку зерна к помолу, плющение зерен в потоке между гладкими вальцами, крупообразование с поэтапным дроблением и размол полученных продуктов. При этом зерно очищают от примесей, кондиционируют, подвергают механической обработке путем пропуска его через гладкие вальцы, вращающиеся с одинаковой скоростью, а перед сортированием “вытрепывают” на бичевых машинах (авт. свид. СССР №827159, опубл. в БИ №17, 1981).

Недостатками известного способа производства хлебопекарной муки из пшеницы являются большая протяженность технологического процесса из-за низкой интенсивности процесса крупообразования на первом этапе дробления и неэффективное использование зерна в связи с практическим отсутствием разделения зародыша и оболочек и получения готовых продуктов из этих анатомических частей.

Известен способ помола зерна, имеющего оболочку и ядро, в котором на очищенное от примесей и подготовленное при кондиционировании зерно воздействуют силой сжатия и сдвига с помощью первой пары вальцов таким образом, что внутренняя структура ядра изменяется, а оболочка не повреждается или повреждается незначительно. Далее продукт направляют непосредственно на вторую пару вальцов, которые имеют рифленую наружную поверхность, и мелют ими, а затем производят дальнейший помол следующими парами вальцов и просеивание продуктов помола таким образом, что в качестве конечного продукта получают в основном муку. При этом после второй пары вальцов или одной из следующих пар вальцов зерно подают на пару вальцов, в которой наружная поверхность обоих вальцов выполнена гладкой или приблизительно гладкой, так что еще остающиеся на оболочке частицы эндосперма при прохождении через эту пару вальцов по меньшей мере частично отделяются от оболочки. По описанному способу зерно перед кондиционированием или после него подвергают специальной обработке, например, в шелушильной, обоечной или шлифовальной машине или машине для отделения зародыша от зерна (Пат. РФ №2181308, опубл. в БИПМ №11, 2002).

В приведенном выше способе вальцы в первой паре могут иметь приблизительно равные или разные скорости вращения, причем один валец имеет гладкую или приблизительно гладкую наружную поверхность, а другой валец - рифленую наружную поверхность. Расположенная непосредственно за ней пара вальцов выполнена с рифлями и имеет разные скорости вращения валков. После одной из систем следующих за этой парой валков продукт обрабатывают по меньшей мере на одной режущей мельнице. На предпоследней вальцовой системе вальцы имеют рифли со срезанными вершинами, а на последней вальцы выполнены с гладкой или приблизительно гладкой наружной поверхностью и имеют разные скорости вращения.

Недостатком описанного способа помола является, на наш взгляд, то, что при большой протяженности технологического процесса в качестве готового продукта получают только муку; зародыш выделяют до операций измельчения на отдельном вспомогательном оборудовании; четкого разделения зерновки на анатомические части не происходит, т.к не разделяются оболочки с зародышем, происходит ослабление структурно-механических свойств ядра зерна, в результате чего становится невозможным получение хлопьев из цельного ядра зерна. Положительным является то, что во время сжатия зерновки со сдвигом происходит уменьшение прочностной связи эндосперма с оболочками.

Такой процесс наиболее близко отражает существо предлагаемого изобретения, принят нами за прототип.

Изобретением решалась задача наиболее четкого разделения зерновки семян амаранта на анатомические части для получения из них в одном технологическом процессе готовых продуктов расширенного ассортимента в виде хлопьев и муки из ядра (эндосперма), крупки из зародыша, мучки зародышевой из зародыша и мучки отрубянистой из оболочек.

Для получения такого технического результата в предлагаемом способе помола семян предусмотрены их очистка, увлажнение, отволаживание, пропуск семян между гладкими вальдами для обеспечения плющения ядра, разрыва оболочек семян и зародыша с нарушением связи между ними и между зародышем и ядром, а также частичного выкрашивания зародыша, последовательный пропуск получаемого продукта между вращающимися с различными скоростями шероховатыми вальцами установленных последовательно вальцовых систем для обеспечения на каждой из них одновременного плющения ядра, шелушения оболочек и размола зародыша с отделением его от ядра, сортировку на установленных после каждой вальцовой системы ситах с выделением на всех этапах сортировки крупки зародышевой и смеси зародышевой и отрубянистой мучки и на последнем этапе - хлопьев эндосперма, из которых путем размола получают муку, а смесь зародышевой и отрубянистой мучки разделяют на сигах с получением готовых продуктов - мучки зародышевой и мучки отрубянистой.

Отличительными признаками предлагаемого способа является то, что плющение ядра семян осуществляют при каждом пропуске семян между вальцами. При этом при первом пропуске между гладкими вальцами все анатомические части семян деформируются, - происходит плющение ядра, разрыв оболочек семян и зародыша, нарушаются связи между ними и между зародышем и ядром, но сохраняется целостность массы ядра и оболочек, а зародыш частично выкрашивается из семени.

Отличием является также то, что после первого пропуска деформированный продукт комплексно обрабатывают на нескольких последовательных вальцовых системах между вращающимися с различными скоростями шероховатыми вальцами, одновременно осуществляя шелушение оболочек, дополнительное плющение ядра, развернутого в “лепесток”, и размол зародыша с отделением его от ядра на одном рабочем органе.

Отличием является и то, что после каждой вальцовой системы сортируют продукт на ситах, выделяя готовые продукты - крупку зародышевую со всех систем, хлопья - с последней системы, а муку различных сортов в этом способе получают путем размола готовых хлопьев, состоящих из чистого эндосперма. Одновременно при сортировании со всех систем отбирают мелкую фракцию - смесь мучки зародышевой и отрубянистой, которую на конечном этапе процесса разделяют на отдельном оборудовании на мучку зародышевую и отрубянистую.

Такие отличия на наш взгляд являются новыми, так как не выявлены из уровня техники, и существенными, так как обеспечивают решение поставленной задачи.

Влияние выявленных отличий на достижение цели выражается в том, что плющение позволяет мягко воздействовать на зерновку небольшими усилиями рабочих органов при первом пропуске и подготовить ее тем самым для разделения на анатомические части при следующих воздействиях. Так, при сжатии семян и малых деформациях сжатия и сдвига при первом пропуске между гладкими вальцами происходит разрыв оболочек и зародыша, частичное выкрашивание зародыша и разрушение связей по двум границам разделения: между зародышем и ядром и зародышем - оболочками. Ядро при этом теряет округлую форму и подплющивается с сохранением целостности массы и внутренней структуры. Комбинированные силовые воздействия второго этапа обработки, осуществляемые на шероховатых валках, вращающихся с различными скоростями, позволяют отделить друг от друга оболочки, зародыш и эндосперм, так как разрываются связи между этими анатомическими частями, расплющить эндосперм в хлопья. Одновременно происходит дальнейшее разрушение зародыша и размол его в крупку, которую при сортировании выводят в виде самостоятельного готового продукта. Попутно выделяют мучку зародышевую и мучку отрубянистую.

Таким образом, выделяется зародыш в виде нового продукта - крупки зародышевой непосредственно в основном процессе без вспомогательного оборудования; получается еще ряд новых готовых продуктов - хлопья из ядра (эндосперма), два вида мучки и мука из хлопьев, т.е. расширен ассортимент готовой продукции.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображена схема помола.

Предлагаемый способ осуществляется в следующей последовательности.

Семена амаранта, предварительно очищенные от примесей, прошедшие увлажнение и отволаживание, пропускают между гладкими вальцами (плющильная система), где они подвергаются сжатию со сдвигом при малых деформациях. При этом происходит разрыв оболочек и зародыша с нарушением связи между ними, частичное выкрашивание зародыша и разрушение связей между зародышем и ядром, зародышем и оболочкой. Ядро частично подплющивается. Всю массу образовавшегося продукта направляют без разделения непосредственно на первую вальцовую систему, вальцы которой выполняют с шероховатой поверхностью и сообщают им существенно разные скорости вращения.

В межвалковом зазоре этой системы продукт подвергают комплексной обработке сжатием при больших чем на первой системе деформациях сдвига путем одновременного дополнительного плющения ядра, шелушения оболочек и размола зародыша с отделением его от ядра и оболочек. Так продукт обрабатывают последовательно не более чем на четырех системах, причем после каждой вальцовой системы сортируют полученный продукт на ситах и выделяют со всех систем крупку зародышевую, а с последней системы - хлопья из эндосперма в качестве готовых продуктов. На всех этапах сортирования выделяют также смесь зародышевой и отрубянистой мучки, которую затем разделяют на ситах на два готовых продукта. Муку разных сортов из эндосперма получают путем размола полученных хлопьев на традиционном оборудовании.

Мука амарантовая всех сортов может быть использована, в том числе как улучшитель, в хлебопекарном, кондитерском, макаронном производствах; хлопья имеют самостоятельное применение; крупка зародышевая применяется при экструдировании, в колбасном и других производствах, мучка - в комбикормовом.

Таким образом, новый ассортимент продуктов помола семян амаранта найдет применение в производстве продуктов здорового питания.

Пример

Помол семян амаранта осуществлен по схеме, представленной на чертеже.

Очищенные и увлажненные семена амаранта размещают в бункере 1, где они отволаживаются. Затем семена через магнитный аппарат 2 направляют на плющильный станок размолосортирующего агрегата РСА - 2, в котором их пропускают между гладкими вальцами 3, воздействуя на каждое семя малыми деформациями сдвига, обусловленными соотношением 1,05 скоростей вальцов. В результате происходит плющение ядра, разрыв оболочек семян и зародыша с нарушением связи между ними и между зародышем и ядром, а также частичное выкрашивание зародыша.

Полученный продукт последовательно пропускают между вращающимися с различными скоростями шероховатыми вальцами 4 установленных последовательно вальцовых систем - станков размолосортирующего агрегата РСА - 4. В результате воздействия большими деформациями сдвига, характеризуемыми соотношением скоростей вальцов 1,25, на системах происходит одновременно плющение ядра, шелушение оболочек и размол зародыша с отделением его от ядра. После каждой вальцовой системы осуществляют сортировку продукта на ситах 5 размолосортирующего агрегата РСА - 4, выделяя на всех этапах сортировки крупку зародышевую и смесь зародышевой и отрубянистой мучки и на последнем этапе - хлопья эндосперма. Из этих хлопьев путем размола между вальцами 7 агрегата РСА - 2 получают муку. Смесь зародышевой и отрубянистой мучки разделяют на ситах 6 агрегата РСА - 2, получая готовые продукты - мучку зародышевую и мучку отрубянистую. Готовые продукты размещают в бункерах 8.

По разработанному способу переработано 12700 кг семян амаранта.

В результате помола из 100% семян получено 58% хлопьев, 33% крупки зародышевой, 6% мучки отрубянистой, 4% мучки зародышевой.

В представленной таблице показано преимущество разработанного способа в сравнении с обычной технологией, заключающееся в существенном различии химического состава полученных по способу основных продуктов - муки из хлопьев, крупки зародышевой от химического состава семян и муки цельносмолотой амарантовой, выработанной по обычной технологии.

Наименование продукта	Содержание в %
	Крахмала	Жира	Белка
Семена амаранта	65,54	6,4	18,02
Мука цельносмолотая	72,37	7,4	13,68
Мука крахмалистая из хлопьев	87,98	2,2	6,39
Крупка зародышевая	34,70	17,3	28,71

Все полученные продукты имеют различное целевое назначение. Таким образом в результате реализации способа решена задача глубокой переработки семян амаранта на основе эффективного разделения их на анатомические части.