способ подготовки зерна ржи и пшеницы к переработке

Формула изобретения

1. Способ подготовки зерна ржи и пшеницы к переработке, включающий очистку от примесей, очистку поверхности зерна, увлажнение, отволаживание, шелушение с последующим пропуском через аспиратор, отличающийся тем, что зерно отволаживают в течение 4-20 мин, шелушение зерна проводят в вальцовом станке с зазором между вальцами 1,9 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что увлажнение зерна осуществляют до влажности 14-15%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к мукомольно-крупяной промышленности, в частности к способам подготовки зерна к переработке.

Известен способ подготовки зерна к сортовому помолу, включающий очистку от примесей, обработку поверхности зерна в обоечных машинах, основной этап гидротермической обработки зерна (увлажнение в увлажнительных шнеках и последующее отволаживание), повторную обработку поверхности зерна в обоечных машинах, обработку в энтолейторе, пропуск после него через аспиратор и дополнительное увлажнение и отволаживание. Снижение зольности косвенно характеризует очистку поверхности. Зольность зерна после обработки в обоечных машинах с абразивным цилиндром должна быть снижена не менее чем на 0,03-0,05%, в обоечных машинах со стальным цилиндром на 0,01-0,03%. Рожь увлажняют до 14-15%, пшеницу до 14-16,5%, время отволаживания колеблется от 3 до 24 часов в зависимости от вида и качества зерна (см. Егоров Г.А. Технология муки. Технология крупы - М.: Колос, 2005 г., с.84-85, 100-101; Бутковский В.А., Мерко А.И., Мельников Е.М. Технологии зерноперерабатывающих производств - М.: Интерграф сервис, 1999 г., с.98-113).

Недостатками этого способа являются большая продолжительность времени отволаживания, которая необходима для переработки зерна в муку, но не нужна при переработке в крупу; степень очистки поверхности зерна достаточна для переработки зерна в муку, так как его периферийные части уходят в отруби, но недостаточна для переработки зерна в крупу.

Известен способ подготовки зерна ржи к сортовому помолу, включающий очистку от примесей, гидротермическую обработку зерна (ГТО), шелушение зерна на машинах А1-ЗШН-3, повторную очистку от примесей и дополнительное увлажнение и отволаживание зерна перед помолом. При этом удаляют 2-4% плодовых оболочек. Зерно увлажняют до 14,5%, отволаживают не более 8 часов (см. Егоров Г.А., Петренко Т.П. Технология муки и крупы. - М.: Издательский комплекс МГУПП, 1999 г., с.178-180).

Недостатками этого способа являются сильное истирание зерна и высокие энергозатраты при использовании шелушильно-шлифовальных машин.

Известен влажный способ подготовки зерна к переработке с использованием после очистки от примесей моечной машины. Обработка зерна в моечной машине является наиболее эффективной при очистке поверхности и увлажнении. В ванне моечной машины зерно интенсивно промывается - грязь и микроорганизмы удаляются не только с поверхности зерна, но и из бороздки. При обработке в отжимной колонке моечной машины происходит легкое шелушение зерна. Одновременно с очисткой поверхности зерна в ванне моечной машины удаляются из зерновой массы гидродинамические легкие и тяжелые примеси. Для мойки зерна разрешается использовать только питьевую воду. Снижение зольности зерна составляет 0,03-0,05% (см. Егоров Г.А. Технология муки. Технология крупы - М.: "Колос", 2005 г., с.83).

Недостатками этого способа являются большой расход питьевой воды (около 2 м³ на 1 тонну зерна), затраты на строительство очистных сооружений для контроля сточных вод и отходов, поэтому этот способ на практике применяют только для макаронных помолов.

Также известен способ подготовки зерна к переработке с использованием машин мокрого шелушения А1-БМШ. В результате ударного воздействия и интенсивного взаимного трения зерен происходит очистка поверхности зерна от минерального загрязнения, надорванных оболочек, частиц зародыша и бородки. Эффективность работы машин A1-БМШ оценивается увлажнением зерна на 1,6-2%, количеством отходов 0,1%, зольностью отходов не менее 3%. Снижение зольности зерна составляет 0,02-0,05%. Отличительной особенностью машин мокрого шелушения является совмещение функций мойки и шелушения зерна (см. Бутковский, В.А., Мерко А.И., Мельников Е.М. Технологии зерноперерабатывающих производств - М.: Интерграф сервис, 1999 г., с.82-86).

Недостатками этого способа являются трудность регулирования степени увлажнения, особенно для зерна с исходной влажностью, близкой к технологической, необходимость контроля сырых отходов, включающего сепаратор А1-БСТ, пресс У2-БПО и сушилку, что повышает стоимость оборудования.

Известен прием при помоле зерна ржи в сеяную муку, при котором используется вальцовый станок, имеющий специальную плющильную систему, предшествующую драному процессу. При этом зерно слегка раздавливается, раскалывается вдоль оси, и накопившаяся в бороздке пыль может быть удалена. На плющильной системе отбирают около 1% кормовой мучки, имеющей высокую зольность 3,5-4,0%. При этом необходимо отметить, что на эту систему поступает уже очищенное, прошедшее основной и дополнительный этап гидротермической обработки зерно (см. Егоров Г.А. Мельников Е.М., Максимчук Б.М. Технология муки крупы и комбикормов. - М.: Колос, 1984 г., с.197-198).

Перечисленные выше способы обычно применяются при подготовке зерна для переработки в муку, при этом необходимо достичь максимального разрыхления эндосперма зерна с помощью гидротермической обработки, что нежелательно при переработке зерна в крупу. При получении крупы отсутствует необходимость в интенсивном разрыхлении эндосперма и режимы ГТО должны быть другими.

Наиболее близким решением по технической сущности к заявленному является способ подготовки зерна пшеницы для получения крупы Полтавской и Артек. Данный способ включает очистку зерна от примесей, увлажнение зерна до 14,5-15%,отволаживание от 0,5 до 2-х часов, шелушение путем 2-кратного пропуска через обоечные машины с абразивным цилиндром, с отвеиванием отходов после каждого прохода через них. Для контроля отходов применяют просеивающую машину. Вместо обоечных машин можно устанавливать машины А1-ЗШН-3. При обработке в обоечных машинах удаляются свыше 5% (от массы пшеницы) оболочек, зольность которых превышает 4,5%; при этом зольность зерна снижается на 0,17-0,23% (см. Гинзбург М.Е. Технология крупяного производства - М.: Колос, 1981 г., с.171-173).

Недостатками способа являются сильное дробление зерна и в связи с этим затраты на контроль отходов, так как необходимо применять просеивающую машину, снижается биологическая ценность зерна, поскольку оболочки снимаются вместе с частицами алейронового слоя.

Таким образом, задача изобретения состоит в очистке поверхности зерна с частичным снятием оболочек с минимальным разрыхлением эндосперма, упрощении и повышении эффективности процесса подготовки зерна к переработке.

Техническим результатом изобретения являются сокращение времени отволаживания зерна, сокращение процесса подготовки зерна к переработке, частичное снятие плодовых оболочек и снижение энергозатрат.

Обеспечиваемый изобретением технический результат достигается тем, что в способе подготовки зерна ржи и пшеницы к помолу, включающем очистку зерна от примесей, очистку поверхности, согласно изобретению после очистки поверхности зерно подвергают увлажнению, которое производится в увлажнительных шнеках до влажности 14-15%, незначительному отволаживанию в течение 4-20 минут, обработке в вальцовом станке и последующему пропуску его через аспиратор.

Отличительными признаками заявляемого способа по сравнению с прототипом являются новые параметры и режимы обработки зерна, заключающиеся в отволаживании зерна в течение 4-20 минут, обработке зерна в вальцовом станке с зазором между вальцами 1,9 мм.

Указанные признаки изобретения обеспечивают снятие плодовых оболочек в количестве 2-4% и снижение зольности зерна, поступающего на переработку, на 0,05-0,07% по сравнению с исходным зерном.

Оптимальные параметры обработки зерна установлены экспериментальным путем.

Проведение ГТО при следующих параметрах: влажность зерна 14-15% и отволаживание в течение 4-20 мин - способствует лучшему отделению плодовых оболочек.

Увлажнение зерна до 14-15% является оптимальным, поскольку при данном увлажнении наблюдается наибольшее снижение зольности зерна, идущего на первую драную систему, и максимальное количество снятых оболочек.

При времени отволаживания меньше 4 минут оболочки плохо отделяются вследствие недостаточного проникновения влаги в оболочки, при отволаживании больше 20 минут влага проникает в алейроновый слой и количество снятых оболочек уменьшается, что снижает степень очистки поверхности зерна (см. таблицу).

Обработка зерна между вальцами с зазором меньше 1,9 мм приводит к сильному дроблению зерна, приводящему к увеличению числа битых зерен, что ухудшает качество готового продукта. При зазоре между вальцами больше 1,9 мм снижается эффективность снятия плодовых оболочек, при этом степень очистки поверхности зерна снижается, что также отрицательно сказывается на качестве готового продукта. Таким образом, установлено, что зазор между вальцами, равный 1,9 мм, является оптимальным.

Вальцовый станок обычно используется при измельчении зерна, в процессе подготовки зерна его практически не применяют.

Таблица
Способ обработки	№ примера	образец	Режимы обработки		Выход оболочек, %	Зольность оболочек, %	Зольность зерна, %	Зольность зерна после обработки, %	Снижение зольности, %
			Влажность, %	Время отволаживания, мин
По прототипу		пшеница	14,5-15	30-120	>5	>4,5	-	-	0,17-0,23
По изобретению	1	рожь	Без увлажнения, 13,2	0	0,81	3,52	1,96	1,93	0,03
	2	рожь	15	2	1,40	2,92	1,96	1,94	0,02
	3	рожь	15	4	2,99	2,86	1,96	1,90	0,06
	4	рожь	15	5	3,54	2,84	1,96	1,91	0,05
	5	рожь	14,5	10	2,84	3,13	1,96	1,90	0,06
	6	рожь	14,5	20	2,90	3,08	1,96	1,91	0,05
	7	рожь	15	30	2,51	3,05	1,96	1,91	0,05
	8	рожь	14	5	2,69	2,99	1,96	1,91	0,05
	9	рожь	16	5	1,88	2,67	1,96	1,93	0,03
	10	пшеница	14	5	3,78	2,25	1,84	1,77	0,07
	11	пшеница	15	5	4,27	2,29	1,84	1,78	0,06

Применение вальцового станка вместо обоечных машин, которые используются в прототипе, позволяет совместить такие операции, как частичное снятие плодовых оболочек (и тем самым очистить поверхность зерна) и предварительное нарушение целостности зерновки, что снижает затраты энергии на последующее измельчение.

Продукт, полученный после обработки, представляет собой целые, развернутые по бороздке и частично разрушенные зерна, полностью или частично освобожденные от плодовых оболочек.

В итоге, проведение этой обработки перед переработкой зерна в заявляемом способе обеспечивает сокращение времени отволаживания, что снижает капитальные затраты на строительство бункеров, сокращение процесса подготовки зерна к переработке по сравнению с аналогами и прототипом, изменение структурно-механических свойств, что снижает затраты энергии на последующее измельчение, очистку поверхности зерна в результате снятия плодовых оболочек, снижение зольности зерна, идущего на переработку на 0,05-0,07% по сравнению с зольностью зерна перед зерноочистительным отделением.

Таким образом, именно заявленная совокупность известных и отличительных признаков обеспечивает заявленному способу достижение указанного выше технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критериям патентоспособности "изобретательский уровень" и "новизна".

Примеры, подтверждающие осуществление способа.

Пример №1. Зерно ржи очищают от примесей, проводят очистку поверхности, увлажняют до 15%, отволаживают 4 минуты, проводят шелушение в вальцовом станке с зазором между вальцами 1,9 мм с последующим пропуском его через аспиратор.

Выход оболочек составляет 2,99%, зольность оболочек 2,86%, снижение зольности зерна 0,06%.

Пример №2. Зерно ржи очищают от примесей, проводят очистку поверхности, увлажняют до 15%, отволаживают 5 минут, проводят обработку в вальцовом станке (зазор между вальцами 1,9 мм), затем пропускают зерно через аспиратор.

Выход оболочек 3,54%, зольность оболочек 2,84%, снижение зольности зерна 0,05%.

Пример №3. Зерно ржи очищают от примесей, проводят очистку поверхности, увлажняют до 14,5%, отволаживают 10 минут, проводят обработку в вальцовом станке и аспираторе.

Выход оболочек 2,84%, зольность оболочек 3,13%, снижение зольности зерна 0,06%.

Пример №4. Зерно ржи очищают от примесей, проводят очистку поверхности, увлажняют до 14,5%, отволаживают 20 минут, проводят обработку в вальцовом станке и аспираторе.

Выход оболочек 2,90%, зольность оболочек 3,08%, снижение зольности зерна 0,05%.

Пример №5. Зерно ржи очищают от примесей, проводят очистку поверхности, увлажняют до 14,%, отволаживают 5 минут, проводят обработку в вальцовом станке с дальнейшим пропуском его через аспиратор.

Выход оболочек 2,69%, зольность оболочек 2,99%, снижение зольности зерна на 0,05%.

Пример №6. Зерно пшеницы очищают от примесей, проводят очистку поверхности, увлажняют до 14%, отволаживают 5 минут, проводят обработку в вальцовом станке (зазор между вальцами 1,9 мм) с дальнейшим пропуском его через аспиратор.

Выход оболочек 3,78%, зольность оболочек 2,25%, снижение зольности зерна на 0,07%.

Пример №7. Зерно пшеницы очищают от примесей, проводят очистку поверхности, увлажняют до 15%, отволаживают 5 минут, проводят обработку в вальцовом станке (зазор между вальцами 1,9 мм) с дальнейшим пропуском его через аспиратор.

Выход оболочек 4,27%, зольность оболочек 2,29%, снижение зольности зерна на 0,06%.

Снижение зольности зерна, идущего на первую драную систему по сравнению с зольностью исходного зерна по предлагаемому способу составляет 0,05-0,07%, что говорит о достаточной очистке поверхности зерна.

Результаты показывают, что предлагаемый способ позволяет снять плодовые оболочки в количестве от 2,69 до 4,27% с зольностью от 2,25 до 3,13%, что меньше снятого количества оболочек по прототипу (см. таблицу), однако зольность оболочек по предлагаемому способу ниже. Это говорит о том, что в снятые оболочки не попадают алейроновый слой и зародыш, которые обладают высокой биологической ценностью, а именно содержат минеральные вещества и витамины.